Излучение плазмы

Для анализа используют спектрограф ИСП-30 (рис. 1.7). Полихроматическое излучение плазмы, проходя через шель 1, попадает на зеркальный коллиматорный объектив 2, который поворачивает лучи и обеспечивает равномерное освещение призмы 3. Разложенный по длинам волн свет собирается камерным объективом 4 в его фокальной плоскости, отражается зеркалом 5 и попадает на фотографическую пластинку 6. Одинаковое почернение спектральной линии по высоте является необходимым условием количественных измерений и получается только при равномерном освещении щели спектрографа источником излучения. Наиболее совершенна в этом случае трехлинзовая осветительная система (рис. 1.8). Линза 2 дает несколько увеличенное изображение источника света 1 на проме/куточной диафрагме 3, которая позволяет вырезать различные зоны свечения источника эмиссии, а также экранировать раскаленные концы электродов и менять интенсивность светового потока. Конденсор 4, расположенный за диафрагмой 3, проецирует изображение линзы 2 на щель спектрографа в виде равномерно освещенного круга. Линза 5 дает увеличенное изображение выреза диафрагмы 3 на объективе 7 коллиматора. Таким образом, конденсоры 2, 4 и 5 играют роль вторичных полихроматических источников света. [c.26]

Известны три разновидности излучения плазмы тормозное, рекомбинационное, возбуждения атомов и ионов. Тормозное электромагнитное излучение плазмы возника- [c.232]

Сущность явления рекомбинации заключается в том, что пролетающий электрон захватывается ионом и переходит в связанное состояние. При акте рекомбинации излучается энергия, равная сумме кинетической энергии электрона и энергии его связи с ионом. Спектр излучения при этом носит сплошной характер. Данный вид излучения плазмы при температурах до 6000 К также не имеет практического значения. [c.233]

Нагревание излучением плазмы разряда 3 0,9 испарение материала 0,01 [c.35]

Возможно существование веществ еще в одном агрегатном состоянии плазменном. Плазма представляет собой смесь положительно заряженных ионов, атомных ядер и электронов. Она возникает при действии на газ какого-либо ионизирующего фактора температуры в несколько десятков тысяч градусов Цельсия, электрического разряда, мощного электромагнитного излучения. Плазмой является ща-ровая молния, из плазмы состоят звезды, солнце и верхние слои атмосферы — ионосфера. [c.13]

Второй способ определения температуры состоит в измерении абсолютной интенсивности непрерывного излучения плазмы. Согласно теории Крамерса, Меккер и Петерс [Л. 1-98] нашли значение эмиссионного коэффициента для всего непрерывного излучения [c.107]

Исследование быстропротекающих процессов (электрических разрядов в газах, излучения плазмы при высоких температурах, ударных волн, люминесценции и т. п.) может быть с успехом выполнено средствами скоростной спектроскопии. Скоростные спектрографы позволяют одновременно регистрировать излучение в широкой области спектра. Они дают значительно больше информации об изменении спектрального состава излучения во времени, чем многоканальные спектрометры. [c.181]

Проблема исследования химических реакций, осуществляемых в плазме и плазменных струях, требует в первую очередь знания основных параметров применяемой плазмы — температуры, состава и их пространственно-временного распределения. Методы определения этих параметров, используемые при исследованиях чистой плазмы, могут быть применены и для изучения плазмы с введенными в нее реагентами некоторой химической реакции. Однако при этом возникают новые трудности, ввиду вносимой химическими процессами дополнительной неравновесности. Тем не менее, с необходимой осторожностью можно применять обычные методы диагностики плазмы, в первую очередь методы, основанные на исследовании собственного излучения плазмы, а именно методы оптической пирометрии и спектроскопии, достаточно хорошо разработанные в применении к пламенам и электрическим дугам. [c.196]

Определение температуры с использованием непрерывного излучения плазмы. Сплошной спектр плазмы обусловлен излуче- [c.211]

Необходимо подчеркнуть, что этот метод измерения температуры как по линиям, так и по сплошному излучению плазмы предполагает обязательное существование локального термического равновесия в плазме. Если же это условие не выполняется, то этот метод даст различные результаты при измерениях а) по линиям с сильно различающимися энергиями возбуждения, б) по линиям ионов разных ступеней ионизации и в) на сильно различающихся частотах континуума. [c.216]

Измерив абсолютное значение интенсивности линии или отношение интенсивностей линий излучения плазмы, можно определить так называемую температуру возбуждения. В том случае, если основной причиной возбуждения являются столкновения с электронами, а основной причиной дезактивации являются удары второго рода, температура возбуждения будет совпадать с температурой [c.217]

Использование излучения плазмы и плазменной струи [c.250]

Нам кажется рациональным одновременно использовать тепловую энергию и энергию излучения плазмы в отдельных независимых процессах. Для этого можно использовать либо высокочастотный или сверхвысокочастотный плазмотрон, либо модификацию плазмотрона для фотохимических процессов. Фотохимический процесс проводится с наружной стороны стенок плазмотрона в зоне плазмы процесс, при котором используется тепловая энергия, проводится в плазменной струе. [c.251]

Рассеяние лазерного излучения плазмой. За последние 10 —15 лет наблюдение света, рассеянного плазмой, стало широко распространенным методом плаз- менной диагностики. Большое достоинство этого мето- [c.382]

При анодном возбуждении излучение плазмы имеет равномерное пространственное распределение, но флюктуирует во времени (разд. 4.7.3). Эти селективные эффекты можно использовать или компенсировать в ходе анализа. [c.118]

Зависимость интенсивности от состава образца можно объяснить либо изменением температуры плазмы, либо изменением плотности атомов х(Па). Степень изменения может быть выражена соотношением /хз//х, где /хз — начальная (нормальная) интенсивность линии, а /х — интенсивность линии для измененного состава образца. Это соотношение может быть выражено через параметры, определяющие излучение плазмы. [c.227]

Распределение излучения плазмы в пространстве и во времени [c.266]

Параллельный сдвиг обусловлен изменением отношения интенсивностей линий, которое происходит в плазме источника света или вследствие некоторых оптических эффектов, например в спектрографе. При предположительно одинаковых условиях возбуждения изменения интенсивности излучения могут быть обусловлены атмосферными эффектами. Например, влажность или другие параметры воздуха могут воздействовать на химические процессы, происходящие на электродах, или непосредственно влиять на излучение плазмы. Изменение отношения интенсивностей вызвано главным образом оптическими и спектральными причинами. Поверхности оптических элементов приобретают электрический заряд вследствие заметной напряженности электрического поля, создаваемой при высоковольтном возбуждении, а также из-за высокочастотной утечки, емкостных и индуктивных токов. Поэтому частицы пыли, взвешенные в воздухе и обладающие относительно большой влажностью, или даже пары воды осаждаются на этих поверхностях в виде моно-молекулярного или очень тонкого слоя. В этом слое, состоящем из очень мелких частиц, происходит интерференция или рассеяние света, влияние которых зависит от длины волны. По этой причине заметно именяется отношение интенсивностей тех линий, для которых разность длин волн велика. [c.81]

Электрическая мощность, выделившаяся в радиочастотной (11-Р-Аг)-плазме, определена из баланса по разности мощности, потребляемой из электрической сети, и мощности, затраченной на преобразование тока промышленной частоты в высокочастотный ток, на излучение с индуктора и излучение плазмы, на тепловые потери в охлаждающей разрядную трубку рубашке, в металлических насадках на разрядную трубку, на потери с выхлопными газами и т.д. Мощность, излучаемую (и-Р-Аг)-плазмой, измеряли радиометром. Суммарную мощность, излучаемую плазмой в различных диапазонах длин волн, вычисляли в [5] в допущении изотропного излучения. [c.507]

Раствор анализируемой пробы в виде аэрозоля впрыскивают в аргоновую плазму с температурой 6000—8000°С. Атомы элементов (металлов), входящие в состав образца, возбуждаются в аргоновой плазме и излучают свет строго определенной для каждого элемента длины волны. Излучение плазмы попадает в спектрометр, где оно разлагается в спектр, интенсивность линий которого регистрируется приемным устройством (фотодиодной матрицей). Инициирование плазмы (см. также раздел 1.1) осуществляется с помощью высоковольтного разряда, а ее поддержание осуществляется электромагнитным полем высокой частоты [1]. [c.232]

Плазма считается равновесной, если имеется однозначное соответствие между концентрацией данной компоненты, с одной стороны, и температурой, давлением и исходным химическим составом — с другой. Иными словами, в условиях равновесия мольная концентрация данной компоненты X является однозначной функцией Г, р и химического состава. Равновесие легко нарушить, изменив концентрацию одной или нескольких компонент. Имеются и другие причины нарушения равновесия. Прежде всего рассмотрим с этой точки зрения излучение. Из термодинамики известно, что в процессах излучения тоже при определенных условиях устанавливается равновесие. Именно поэтому интенсивность, излучения абсолютно черного тела однозначно определяется его температурой (закон Стефана — Больцмана), Если излучение плазмы не подчиняется законам черного излучения, то это равносильно нарушению равновесной концентрации и равновесия не существует. К со-желанию, плазма только в редких случаях излучает как черное тело. [c.71]

Уравнение (1) используется для определения температурного профиля независимо от поля скоростей. В уравнение движения, однако, входит температура (от температуры зависит вязкость). Эти уравнения нелинейны и образуют незамкнутую систему. Третий член уравнения энергии, учитывающий излучение, не расписан полностью, так как нам неизвестно, каким образом это сделать. Можно, видимо, представить его как некоторый интеграл по всем длинам волн излучения плазмы. Можно также учесть лучистый теплообмен, вводя эквивалентный коэффициент теплопроводности. В некоторых случаях излучением можно пренебречь. Радиометрические измерения а гелиевых дугах показали, что излучением на стенки канала передается не более 2% тепла, выделяемого в дуге. Что касается аргоновых дуг, то лучистый теплообмен иногда достигает 25% от суммарного потока тепла на стенку. В этом случае, очевидно, нельзя пренебречь излучением, хотя соответствующая теория еще не разработана. [c.90]

ТОГО, какие атомы присутствуют в образце или примесях. Частично это видно на небольшом участке спектра малатиона, показанном на рис. 10-9. (Спектры такого типа получают путем развертки спектра излучения плазмы во время прохождения потока газа-носителя с постоянной концентрацией испытуемого соединения.) [c.374]

Были выбраны в основном элементы с высокими потенциалами ионизации, не оказывающие заметного влияния на условия возбуждения в дуге (кроме Na). Окислы этих элементов, в пересчете на металл, смешивали с угольным порошком и кварцем и помещали в анод размером 3x4 мм. В катод (2 X10 мм) набивался чистый угольный порошок. Нами проведена статистическая обработка результатов измерений, показавшая высокий коэффициент корреляции г = 0,89 между потерями на излучение и суммой по состояниям атомов Z. Значения Z брались из работы [3L Как видно из рис. 3, потери на излучение плазмы растут с увеличением суммы по состояниям влияющего элемента, что, по-видимому, обусловливает наблюдаемое на практике снижение интенсивности линий в спектре в присутствии больших количеств элементов с много линейчатым спектром, [c.88]

Ввиду того, что электроны плазмы не только ионизуют, но и постоянно возбуждают нейтральные частицы газа, для определения скорости деионизации можно получать кривые спада интенсивности излучения плазмы нри помощи осциллографа и фотоэлемента с усилителем или электронного умножителя. Для получения стабильной картины этого спада необходимо пользоваться периодически повторяющимися прямоугольными импульсами разрядного тока. [c.306]

Зависимыми переменными, которые теория стремится выразить через данные наперёд параметры разряда, являются продольный градиент потенциала JE пp, концентрация электронов по оси трубки Пд, температура электронного газа или соответствующая средняя скорость беспорядочного движения электронов плотность тока положительных ионов на стенки 1 , суммарная мощность излучения плазмы (мощность излучения единицы длины трубки) Шв- Вспомогательным параметром, необходимым для решения задачи, является ещё число ионизаций, приходящихся на один электрон в течение одной секунды. Излучаемая мощность, в свою очередь, связана с концентрацией возбуждённых атомов п . Ввиду практической невозможности решить задачу с учётом всех многочисленных возбуждаемых в разряде энергетических уровней атомов обычно делают упрощающее предположение о наличии одного усреднённого возбуждённого уровня. Для решения составляют уравнения, связывающие отдельные искомые параметры плазмы между собой и с наперёд заданными макроскопическими параметрами. Число уравнений должно быть равно числу параметров, которые желательно вычислить или необходимо ввести для решения задачи. [c.307]

Задача 5.1. Группа ученых под руководством П. Л. Капицы изучала поведение плазменного разрвда в гелии. Установка (точнее, интересующая нас часть установки) представляла собой бочку , положенную на бок. Внутри бочки находился газообразный гелий под давлением 3 атм. Под действием мощного электромагнитного излучения в гелии возникал плазменный шнуровой разряд, стягивающийся в сферический сгусток плазмы ( шаровую молнию ). Для удержания этого сгустка в центральной части бочки использовали соленоид, кольцом охватывающий бочку . В ходе опытов постелено наращивали мощность электромагнитного излучения. Плазма становилась все горячее и горячее. Но с повышением температуры уменьшалась плотность плазменного шара. Молния поднималась вверх. Мощности соленоидного кольца явно не хватало. Сотрудники Капицы предложили строить новую установку — с более сильной соленоидной системой. Но Петр Леонидович Капица нашел другое решение. Как Вы думаете, какое [c.73]

Неравновесные плазмохим. процессы проводят в реакторах периодич. действия, близких по своим характеристикам к реакторам идеального смешения, обычно в условиях небольшого потока газа. В плазму помещают подложки, на к-рые необходимо нанести (или с к-рых необходимо стравить) пленку (напр., полимерную), или изделия, пов-сть к-рых подлежит обработке. Воздействие активных частиц плазмы (ионов, электронов, своб. радикалов), оптич. излучения плазмы и др. эффекты приводят к изменению хим. состава и структуры поверхностного слоя и позволяют получать материалы и изделия с улучшенными, часто уникальными (по сравнению с традиц. технологиями), св-вами пов-сти. Так, плазмохим. модификацию пов-сти изделий из металлов и сплавов проводят в условиях тлеющего разряда при давлениях 10-10 Па в газовых смесях задаваемого состава при т-ре изделий не выше 10 К. Время обработки составляет от неск. минут до неск. часов в зависимости от вида обрабатываемого материала, необходимой глубины модифицир. слоя и т. п. Хорошо разработаны процессы азотирования, борирования, силицирования, титанирования и т.п., модификация пов-сти полимерных разделит, мембран, резиновых изделий и др. [c.555]

В угольной дуге постоянного тока проба обычно испаряется из анода, так как в дуге, горящей на воздухе, температура анода выше. Прикатодный слой может обогащаться на порядок величины элементами с относительно низким потенциалом ионизации (разд. 2.2.3 и 2.2.4 в [5а]). Это обеспечивает возможность испарения малых количеств материала (нескольких миллиграмм) из тонкого и глубокого канала угольного катода (см. электроды для метода фракционной дистилляции с микрократером на рис. 3.4). Щелочные металлы или большие количества других элементов уменьшают температуру плазмы и снижают прикатодный эффект усиления. Благоприятное пространственное распределение излучения плазмы в прикатодном слое (разд. 4.7.2) можно использовать, спроектировав увеличенное изображение прикатодного слоя на щель спектрографа (можно с помощью цилиндрического зеркала). Недостатки возбуждения в прикатодном слое обусловлены трудностями юстировки и слабым свечением прикатодного слоя. Кроме того, температура, близкая к температуре чистой угольной дуги, усиливает эмиссию ионных спектральных линий и циановых полос. Из-за указанных недостатков этот метод в практическом спектральном анализе применяется редко [I], хотя недавно неожиданно снова появился в литературе. При определении следов элементов в образцах горной породы методом прикатодного слоя был получен предел обнаружения от 10 до 10- % [8—10]. Для улучшения воспроизводимости результатов был проверен способ вращающегося катода [11]. [c.118]

В отличие от сплошного спектра абсолютно черного тела для плазмы при таких давлениях характерен спектр в виде множества отдельных линий, наложенный на континуум тормозного излучения. Велечина отношения интенсивности данной спектральной линии к интенсивности излучения черного тела при той же длине волны характеризует поглощательную или излучательную способность плазмы при данной длине волны. Это означает, что в интер валах длин волн, заключенных между спектральными линиями, средняя длина свободного пробега фотона очень велика, в то время как при длинах волн, соответствующих спектральным линиям, она может быть весьма мала. Излучение плазмы из экспериментальной установки, имеющей обычные лабораторные размеры, может быть практически черным для определенных длин волн (соответствующих спектральным линиям). При других длинах волн плазма совершенно прозрачна для излученця. При детальном исследовании проблемы излучения плазмы, видимо, необходимо при определении суммарного потока лучистой энергии производить суммирование по всем длинам волн, что потребует переработки громадного количества информации. Для упрощения задачи обычно вводится допущение, что плазма излучает как серое тело. Используется и компромиссный подход, когда для наиболее интенсивных спектральных линий делаются более тщательные расчеты, а для остального диапазона длин волн применяется приближение серого тела. При некоторых условиях, определяемых физической природой газа, излучение составляет существенную долю от общего потока тепла, отдаваемого струей плазмы. Э1 спери-менты показывают, что для многих газов излучением передается от 20 до 40% всего тепла. С другой стороны, для некоторых газов (например, гелия) на долю излучения приходится не более 2%. Естественно, что в первом случае необходимо более тщательное изучение процессов излучения, чем во втором. [c.74]

В описанном Дагнеллом и др. [112, 113] микроволновом плазменном детекторе в качестве газа-носителя используется гелий, который вместе с разделенными в хроматографической колонке соединениями поступает в разрядную камеру, заполненную гелиевой плазмой. При этом анализируемые компоненты, которые необходимо идентифицировать, распадаются на атомы. Из излучения плазмы, образующейся под действием магнетрона в объемном резонаторе, с помощью спектрометра с интерференционной решеткой выделяется диапазон частот от 190 до [c.471]

Энергия плазменного разряда достаточна для того, чтобы вызвать полную деструкцию хроматографически разделенных соединений кроме того, наблюдаются и некоторые двухатомные рекомбинации. Поэтому в спектре излучения плазмы присутствуют линии, обусловленные всеми присутствующими в смеси атомами,— линии Сг, N, СН, S, Р, РО, I, СС1, SiF4 и т. д. в зависимости от [c.373]

К X. и. примыкают также процессы фотохимии, еслп они протекают иод действием излучения плазмы. Сюда относится по существу и получение озона, где основным процессом является диссоциация молекул кислорода под действием жесткого УФ-излучения реко.мбинацип [c.338]

В другом варианте бестигельного метода используется фокусированное излучение, плазма или электрическая дуга в качестве источника нагрева, а плавящийся материал сам играет роль тигля. Некоторые из указанных источников нагрева рассматриваются в разд. 5.6. Возможно сочетание таких источников с бестигельным методом Ван Ютерта [72]. В практической работе для поддержания расплава иногда удобны различные варианты метода холодной ванны . Холодная ванна — это охлаждаемые водой площадки, на которых находится расплав, причем слой материала, непосредственно контактирующий с площадкой, остается нерасплавленным. Такие методы широко используются в металлургических процессах, но что касается выращивания кристаллов, то пока что известен только один пример их применения в этой области [80]. [c.219]

В тех случаях, когда можно пренебречь излучением плазмы, задача сводится к составлению и решению системы первых пяти указанных выше уравнений. Такое решение было проведено до конца советским физиком Б. Н. Клярфельдом для случая очень малой плотности газа. [c.309]