Оптические методы диагностики плазмы
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ТАГАНРОГСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Кафедра радиотехнической электроники
РЕФЕРАТ
Тема: Оптические методы диагностики плазмы
Выполнил студент гр. МГЭ 41
Смирнов И.Д.
Проверил Светличный А.М
Таганрог 2011
Оглавление
Введение
. Методы излучения, поглощения и рассеяния для определения плотностей частиц в дискретных энергетических состояниях
.1 Эмиссионные методы
.1.1 Идентификация спектров
.1.2 Абсолютные измерения
.2 Методы поглощения с использованием классических излучателей
.2.1 Поглощение на фоне сплошного спектра
.2.2 Линейное поглощение
.3 Спектроскопия поглощения с частотно-перестраиваемыми и широкополосными лазерами
.3.1 О преимуществах лазерных источников перед классическими в прямых измерениях поглощения
.3.2 Диодная лазерная спектроскопия в ИК диапазоне
.3.3. Использование классических многопроходных кювет
.3.4 Поглощение внутри лазерного резонатора
.4 Непрямые методы регистрации поглощения лазерного спектра
Вывод
Список используемой литературы
Введение
Плазма - это частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы, а линейные размеры области, занимаемой им, значительно превосходят расстояние (так называемый дебаевский радиус), на котором электрическое поле отдельной заряженной частицы исчезает вследствие экранирования другими частицами.
Описание неравновесной плазмы должно, вообще говоря, основываться на физической, уровневой кинетике, когда одинаковые, с точки зрения классической химии, частицы в разных квантовых состояниях следует различать по их свойствам. В достаточно полном объеме такой подход, однако, не удается реализовать даже для атомарной плазмы, что заставляет обращаться к упрощенным моделям; в отношении же молекулярной плазмы труд ности многократно возрастают. Естественно поэтому, что, как и в настоящее время, так и в ближайшей перспективе развитие физики и техники низкотемпературной плазмы будет в сильной мере определяться возможностями экспериментальных исследований с последующими теоретическим анализом, обобщениями и прогнозами. В этой ситуации на первый план выдвигается проблема диагностики. С другой стороны, разработка средств диагностики неизбежно сталкивается с изучением совокупностей элементарных процессов в плазме и выбором адекватных моделей, обосновывающих методы, т. е. развитие представлений о свойствах плазмы и методологии ее экспериментальных исследований неразрывно связаны. Как правило целью диагностики является проверка построение физической и математической моделей плазмообразующей среды. Понимание процессов, протекающих в технологическом объекте позволяет улучшать его рабочие параметры
Важное положение в группе диагностических методов занимает спектроскопия. Развитие техники и физики плазмы шли бок о бок на протяжении XX столетия с созданием физических основ и техники спектроскопии. Спектроскопия плазмы уже давно сформировалась в самостоятельное научное направление, постоянно обновляющееся и развивающееся, и тем не менее требующее обобщение.
Далее мы постараемся рассмотреть и понять один из методов диагностики плазмы, опуская объяснения основных понятий и параметров поглощения и рассеивания света и в частности не углубляясь общие понятия плазмы.
1. Методы излучения, поглощения и рассеяния для определения плотностей частиц в дискретных энергетических состояниях
.1 Эмиссионные методы
Основой для развития оптической спектроскопии в том числе и спектроскопии плазмы являются эмиссионные методы. Эти методы просты в экспериментальной реализации и сводятся к измерениям интенсивности в спектрах спонтанно излучения. Приборы, использующиеся в данном виде спектроскопии, основаны на системах фильтров, призм, дифракционных решеток. Данные приборы и методика их применения давно описана во многих книгах.
.1.1 Идентификация спектров
Процессы возбуждения собственного свечения плазмы не отличаются, как правило, высокой селективностью даже в неравновесных условиях, и ее эмиссионные спектры имеют сильно развитую структуру, обусловленную оптическими переходами, начинающимися с возбужденных состояний одновременно для нескольких сортов частиц. После регистрации спектра, калибровки шкалы длин волн и коррекции интенсивностей на спектральную чувствительность детекторов, пропускание спектрального прибора и материалов в составе оптической системы возникает задача идентификации линий и их групп по принадлежности к определенным частицам и их квантовым состояниям, ответственным за переходы. Для задач диагностики предпочтительны, по возможности, хорошо изученные и относительно простые по структуре спектры атомов и малых молекул. Поскольку энергетическая структура таких частиц известна, проблема идентификации носит скорее технический, чем принципиальный, характер, но на практике ее решение требует достаточно детальной информации об индивидуальных особенностях спектров. Как пок