ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Определение электронной температуры плазмы из "Вакуумная спектроскопия и ее применение " В настоящем параграфе рассматриваются спектральные методы определения температуры электронов, использующие излучение плазмы, приходящееся на вакуумную область спектра. [c.352] Метод распределения яркости в континууме. При больших плотностях тока в газоразрядной плазме наблюдается сплошной спектр. Он возникает при переходах между непрерывными и дискретными состояниями электронной системы (свободно-связанные переходы), а также между ее непрерывными состояниями (свободно-свободные переходы). [c.352] Свободно-связанные переходы дают излучение рекомбинации. Оно наблюдается при захвате свободного электрона ионом. Свободно-свободные переходы приводят к тормозному излучению, возникающему при столкновении электронов с ионами л при переходе электрона внутри непрерывной последовательности термов. [c.352] В области низких частот (в видимой и особенно в инфракрасной областях) кх кТе и йЕ1(1 практически не зависит от электронной температуры. Когда же сравнимо с кТе, такая зависимость имеет место и формула (9.2) может быть использована для определения электронной температуры (см. график и расчеты в работе [37]). [c.353] Здесь С1 — коэффициент пропорциональности, п — главное квантовое число, —энергия ионизации с п-го уровня, остальные обозначения те же, что и в формуле (9.2). [c.353] При частотах, больших у , зависимость излучаемой энергии от частоты та же, что для свободно-свободных переходов. Поэтому для определения температуры по яркости сплошного спектра можно не вдаваться в анализ того, наблюдаются ли свободно-свободные или свободно-связанные переходы. Как следует из формул (9.2) и (9.3), график зависимости gdEldv от V — прямая линия, тангенс угла наклона которой зависит от Т . [c.353] Применялся метод из.мерения яркости свободно-свободного и свободно-связанного континуумов. Проводились измерения для области, расположенной на расстоянии 0,5 мм от мишенч, и для пространственно неразложенного излучения. Температуры отличались очень сильно в первом случае было получено 113,9в, а во втором 15 эв. [c.354] Метод поглощения излучения. На установке Сцилла [9, 40, 41] для определения электронной температуры был применен следующий прием излучение проходило через различные поглощающие пленки Ве, полиэтилен, А1 и N1. Коэффициенты поглощения этих пленок были известны. Поэтому можно было рассчитать при различных электронных температурах зависимость энергии, прошедшей через пленку, от толщины пленки. [c.354] На рис. 9.7 сопоставлены теоретические кривые поглощения для полиэтиленовой пленки с экспериментальной кривой. Аналогичные кривые были построены и для других пленок. Из рисунка видно, что температура Те лежит между 200 и 300 эв. Из абсорбционных кривых графически методом можно найти спектральный состав падающего излучения и получить точки, обозначенные на рис. 9.8. На этом же рисунке изображены теоретические прямые для трех температур. По наклону прямой, наилучшим образом соответствующей экспериментальным точкам, определяется температура — она составляет 240 эв. [c.354] Метод относительных интенсивностей спектральных линий. Третий метод определения электронной температуры, который применим в вакуумной области спектра, основан на теоретических расчетах иптенсивпостй спектральных линий [1, 48—58]. Отношение интенсивностей двух линий можно рассчитать, сделав предположения о состоянии плазмы и о процессах возбуждения спектральных линий. [c.354] Описанным выше методом определялась электронная температура в работе [48], где исследовался прямолинейный пинч. Параметры применявшейся установки напряжение на конденсаторах 40 кв, емкость 36 мкф, индуктивность 5-10 гн, давление водорода 0,05 тор. Электронные температуры, определенные по различным линиям примесных ионов, отличаются больше чем в два раза, что само по себе доказывает ненадежность применения метода в этих условиях. По-видимому, он. применим только в тех случаях, когда электронные температуры, определенные по линиям различных элементов и ионов различной кратности, близки. [c.357] Большая точность при определении электронной те.мперату-ры достигается, если верхние уровни сравниваемых линий расположены друг от друга на большом расстоянии. При этом условии линии, как правило, сильно отличаются друг от друга и по длинам волн, и для нахождения их относительных яркостей приходится решать сложную задачу гетерохромной фотометрии в вакуу.мной области спектра (см. 33). [c.358] В книге Грима [1] подробно рассмотрен ряд примеров применения метода относительных интенсивностей для определения электронной температуры. В частности, приводится расчетная кривая для отношения интенсивностей линий О V и О VI, пользуясь которой можно определять температуры от 10 до 40 эв (рис. 9.10). [c.360] Как уже отмечалось выше, возможно и другое применение хЛ1етода относительных. интенсивностей. Независимым путем определяется Те, например, методом исследования контура линии томсоновского рассеяния лазерного излучеиия и, зная Тс, можно найти сечения различных процессов. Для этого следует определить относительные или абсолютные яркости линий, сечения возбуждения которых определяются. Этот метод применялся для определения сечений возбуждения линий ионов неона 62], линий изоэлектронного ряда лития (О VI, N V, Ne VIII) 63, 64, линий О VII [65] н линий N V [66]. Возбуждение линий N V происходит из основного состояния иона электронным ударом. Для плазмы достаточно низкой плотности распад возбужденных состояний ионов происходит только путем излучения и можно не учитывать вторичные процессы. Следовательно, общее число возбуждений равно общему числу испущенных фотонов. Это означает, что для определения сечения надо измерить абсолютную интенсивность спектральной линии, иайти Тс и N . [c.360] ДЛЯ относительных величин и в пределах 50% для абсолютных. Возможность применения описанного выше метода основана на существовании надежного метода определения электронной температуры и на совершенствовании техники проведения энергетических измерений в вакуумном ультраф,иолете. [c.362] Вернуться к основной статье