3.2.2. Порядок выполнения лабораторной работы

1)Подготовка оптической схемы. Соберите оптическую схему для съемки спектра дуги, рис. 3.4. Установите оптический волновод спектрометра на заданном расстоянии от плазмотрона. Первоначально съемка производится в Положении 1, рис. 3.4, затем в Положении 2.

Рис. 3.4. Оптическая схема съемки спектра: 1 – плазмотрон; 2 – линза F =75; 3 –AvaSpec 3648. Положение 1 – съемка через боковое кварцевое окно. Положение 2 – съемка через торцевое окно.

2) Подготовка спектрометра AvaSpec. Подключите спектрометр к компьютеру, запустите программу AvaSoft. Выберите режим съемки спектра irradiance (съемка абсолютного значения интенсивности), нажав на пиктограмме «I». Произведите съемку темнового сигнала. Сохраните полученный спектр как фононовый (пиктограмма «save dark») и выберите в меню пункт «subtract saved dark» (вычитать сохраненный темновой сигнал).

3) Подготовка к работе плазмотрона. Подайте на установку охлаждающую воду и газ (аргон), открыв соответствующие вентили. Отрегулируйте напор газа. Включите источник питания плазмотрона.

4) Поджиг электрической дуги. После подачи электрического питания на стенд запуск плазмоторона осуществляется с помощью вспомогательного электрода: внутрь плазмотрона вставляется вольфрамовый стержень, на короткое время замыкающий электроды, после чего стержень удаляется; в результате в плазмотроне должна зажечься электрическая дуга.

5) Съемка спектра электрической дуги. В программе AvaSoft нажмите пиктограмму «Start». Во время съемки спектра следите, чтобы не было переполнения измеряемых значений интенсивности (в этом случае внизу рабочего окна программы появляется красная надпись «Saturated»).

6) Сохранение результатов измерений. Измеренный спектр для последующей обработки следует сохранить в текстовом формате (ASCII код) либо как файл для обработки программой Excel (.xls). Набор данных – измеренная спектральная плотность потока излучения, представленная в размерности, мкВт /(см² нм) в зависимости от длины волны.

7) Завершение работы. После регистрации спектра следует отключить оборудование в следующем порядке: отключить электропитание стенда, перекрыть подачу на стенд аргона и охлаждающей воды, закрыть программу AvaSoft и выключить компьютер.

3.2.3. Обработка результатов измерений

При вычислении плотности потока излучения в линии следует, строго говоря, вычислять полное ее значение путем интегрирования под всем пиком. Однако, так как форма линий хорошо описывается простой аналитической формулой (см. п. 3.3), подобное интегрирование даст значение интенсивности в центре линии, умноженное для всех линий на одну и ту же константу, связанную с разрешением прибора. Поэтому для использования в относительном методе значение плотности потока излучения можно брать просто равным ее пиковому (в центре линии) значению. Дальнейшая обработка экспериментальных данных производится согласно пп. 3.1.2, 3.1.3 данного пособия.

3.3. Контрольные вопросы

1. Получите выражение (3.16).

2. Возможно ли использование метода относительных интенсивностей для определения температуры тлеющего разряда?

3. Зависят ли вероятности переходов от таких параметров плазмы, как концентрация заряженных частиц и температура?

4. В каких случаях в формуле (3.6) разность E₂ –E₁ можно положить равной ?

5. Является ли необходимым для применения данного метода условие оптически тонкого слоя плазмы?