Лабораторный практикум по курсу "Физика плазмы" (Лабораторные работы № 1-3. Определение радиального профиля температуры в плазме дугового разряда. Определение температуры дуговой плазмы методом относительных интенсивностей), страница 2

Таким образом, измеряя в эксперименте распределение интенсивности излучения, можно путем последующего преобразования Абеля (1.3) получить радиальную функцию для объемного коэффициента излучения. Если иметь теоретическую зависимость e от температуры, то из зависимости  можно получить радиальный профиль температуры .

Зависимость спектрального объемного коэффициента излучения аргона на длине волны 430 нм (на которой проводятся измерения в данной ЛР) от температуры определяется формулой

,                                (1.4)

где  – [Вт/м³с^-1ср], T – [К].

1.2. Методика проведения эксперимента.

1.2.1. Экспериментальная установка.

Дуга горит в проточном плазмотроне, через который продувается газ аргон. Стенки канала плазмотрона водоохлаждаемые (внутренний диаметр стенок 6 мм). Питание плазмотрона осуществляется от генератора постоянного тока.

Регистрация интенсивности излучения плазмы осуществляется с помощью спектрографа ИСП-30, на выходе которого установлен ПЗС-блок. ПЗС-блок представляет собой корпус, внутри которого находятся две ПЗС-линейки – для регистрации распределения интенсивности по спектру (горизонтальная линейка, она используется в ЛР № 3) и для регистрации распределения интенсивности по ширине канала (вертикальная линейка, используется в данной ЛР). Каждая ПЗС-линейка представляет собой набор полупроводниковых элементов (3648 элементов в каждой линейке), реагирующих на интенсивность падающего на них излучения. Электрический сигнал, посылаемый ПЗС-линейками, обрабатывается и с помощью карты PCI-1751 выводится на компьютер.

1.2.2. Определение сенситометрической характеристики ПЗС-линеек.

Сенситометрическая характеристика ПЗС-линеек, то есть зависимость сигнала, вырабатываемого ПЗС-элементом от интенсивности падающего на него излучения, может отличаться от линейной. Для ее определения необходимо воспользоваться ступенчатым ослабителем: специальной пластинкой, на которую нанесены платиновые напыления, имеющие известную прозрачность, определяемую как

,                                            (1.5)

где  – плотность потока излучения, падающего на ослабитель,  – плотность потока излучения, прошедшего через k-ю ступень ослабителя. Всего ослабитель имеет 9 ступеней, прозрачности которых приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Градуировка ступенчатого ослабителя № 610272 на длине волны 430 нм

Рис.1.2. Регистрируемое изображение при съемке ступенчатого ослабителя.

Для определения сенситометрической характеристики ступенчатый ослабитель вставляется в щель спектрографа ИСП-30 и освещается вольфрамовой лампой. Примерный вид регистрируемого на компьютере изображения показан на рис. 1.2. Для получения сенситометрической характеристики необходимо построить зависимость величин

,                                             (1.6)

(где  – высота k-го пика на полученном изображении,  – высота крайних пиков) от величин , определяемых из таблицы 1.1.

1.2.3. Порядок проведения эксперимента.

1) Подготовка регистрирующей аппаратуры к работе. При выключенном напряжении установите ПЗС-блок таким образом, чтобы вертикальная линейка находилась в крайнем правом положении. После этого включите спектрограф, для чего включите тумблеры "Вкл." и "Затвор". Затем следует включить компьютер и запустить программу "ПЗС-спектр". При открытой входной щели спектрографа снимите фоновые значения интенсивности, после чего установите флажок "Вычитать фон".

Рис. 1.3. Схема съемки ступенчатого ослабителя. 1 – осветительная лампа,

2 – линза F=75, 3 – линза F=150, 4 – спектрограф.

Рис. 1.4. Схема регистрации интенсивности излучения дуги.

1 – плазмотрон, 2 – линза F=150, 3 – спектрограф.