Способ определения вращательной температуры молекулярного газа

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измеряемых температур. По способу производят регистрацию спектра излучения молекулярного газа. Определяют длину волны каждой линии λ и соответствующее квантовое число J<SP POS="POST">1</SP>. Выбирают участок спектра, соответствующий излучению перехода B<SP POS="POST">2</SP>Σ<SP POS="POST">+</SP>(V=0)→X<SP POS="POST">2</SP>Σ<SP POS="POST">+</SP>(V=0), который характеризуется совпадением спектральных линий R и P полос. Определяют то место в спектре и соответствующее J<SB POS="POST">I</SB>, где равны соседние интенсивности с четными и нечетными вращательными квантовыми числами I<SB POS="POST">J</SB>=I<SB POS="POST">J+1</SB>. Измеряют температуру T<SB POS="POST">V</SB> по заранее рассчитанной зависимости T<SB POS="POST">V</SB>=F(J<SB POS="POST">I</SB>). 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g1)g С 01 N 21/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3ЙСВЮЗВЯ рДЩ10 -;-.-.",;АННИН

Е. Г-,,;;:,Я}Е; А ь да

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4409506/25-25 (22) 13.04.88 (46) 07 ° 05.90.,Бюл. N 17 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт злектромашиностроения (72) В.Д. Александров, В.С. Бородин, 0.Í. Журавлев и A.À. Позубенков (53) 543.42(088.8) (56) Petrie И. Rotation temperature

registration — J. Atm. a Terrestrial

Phys. 1953, v. 4, р. 5-9 °

Флорко А.В. Исследование характеристик положительного столба разряда в.азоте при средних давлениях.. Дис. на соиск. учен. степени канд. фиэ. мат. наук..- М.;.ЛГУ, 1978, с. 12-17. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОЙ

ТЕМПЕРАТУРЫ МОЛЕКУЛЯРНОГО ГАЗА

Изобретение относится к измерительной технике, занимающейся определением вращательной, колебательной и газокинетической температур в молекулярных газах, в частности в неравновес.ных системах, и может быть использовано в молекулярной физике, физике плазмы, физике газовых лазеров, физичес" кой химии, плазмотронах.

Цель- изобретения - повышение точности и расширение диапазона измеряе.мых температур до 20000 К, повышение точности измерений и упрощение процес. са измерения, так как предлагаемый способ не требует сложной аппаратуры а высокой разрешающей способностью.

На фиг. 1 приведены температурные ,зависимости относительных интенсивнос„„80„„1562796 А 1

2 (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности и расширение диапазона измеряемых температур. По способу производят регистрацию спектра излучения молекулярного газа. Определяют длину волны каждой линии 9, и

s соответствующее квантовое число 3

Выбирают участок спектра, соответст+ вующий излучению перехода В „(ч=О) —

Х 2 (ч = 0), который характеризуется совпадением спектральных линий К и

Р полос. Определяют то место в спектl ре и соответствующее О., где равны

1 соседние интенсивности с четными и нечетными вращательными квантовыми чис- а лами I, = I, . Измеряют темперая; ч, „ туру Т по заранее рассчитанной зависимости Тч = f(8 ). 4 ил.

С: тей линий для четных и нечетных у : на фиг. 2 — калибровочная зависимост ( температуры Т„ от у для случая, ког интенсивности четной и нечетной компонент равны I = I>, на фиг.3, 4-1 зависимость отйосительной ошибки Т/Т от температуры; на фиг. 4 за пись участка вращательного спектра молекулярного иона азота.

Способ заключается в следующем.

Производят регистрацию спектра излучения молекулярного газа с помощью спектрального прибора (спектрографа или монохроматора). Затем производят расшифровку спектра, т.е. с помощью таблиц и известных спектральных ли-. ний определяют длину волны каждой линии и соответствующее квантовое

1562796 число ц . Выбирают участок спектра, соответствующий излучению перехода

+ Z + молекулярного иона азота М В 7 (V=

2 + 2 61

=О) — Х 2 (7=0). Выбор данного участ5 5 ка спектра связан с тем, что на этом участке спектральные линии R u P по.лос точно совпадают со сдвигом на 27 вращательных квантовых чисел, что позволяет избежать сложной процедуры разрешения близколежащих линий R u P полос. Интенсивность каждой линии вращательной полосы состоит из суммы интенсивностей

I=т +Х(,, 21Р

Таким образом, интенсивность каждой спектральной линии состоит из суммы компонент с четным квантовым числом у по одной ветви и с нечет1 ным по гой дру

Ву Q è)

5I ) 1к — — в"

I = gб А(2у +1)е в(9,+т)(„„,)

+ g, А((2у + 1) + 27)е где g „ — статический вес >

А, В - постоянные;

К - постоянная Больцмана.

Так как статический вес g „различен для четных и нечетных компонент, то получаем два выражения для интенсивности (четной называем интенсив- 30 ность, в которую входит четкая компонента по R-ветви)

8((цв+

Iöåòí — 2 (2y + 1)е )(т +

B((1 <271(g >281

+ А((2у + 1) + 27)е кк в) (в к 1

Ы я +2т)(9 +281

+ — I(2y + 1) + 27 е кт

2 .

В результате мы имеет два наЬора интенсивностей с четными и нечетными вращательными квантовыми числами.

На фиг ° приведены температурные за- 45 висимости относительных интенсивностей линий для четных и нечетных у

Нижняя зависимость для Т = 2000 К, остальные рассчитаны через 1000 до

20000 К. Для каждой температуры име- 50 ются два соседних у, для которых интенсивности четной и нечетной компо1 l нент примерно равны ly.; = Iy;+, . Зависимость температуры Т> от у для случая, когда интенсивности четной и

55 нечетной компонент равны, показана на фиг. 2. Таким образом, для определения температуры Т> достаточно опре- делить место в спектре молекулярного иона, где. равны интенсивности соседних компонент (четной и нечетной), соответствующие у, и по кривой

Т) (у ) на фиг. 2 найти температуру.

Зависимость Т> (,y ) почти прямолиней- . на, что очень удобно для измерения.

На фиг. 3 показана зависимость относительной ошибки Т/Т от температуры. Иэ фиг . 3 видно, что данный способ определения температуры особенно удобен и точен для диапазона высоких температур 10000 : 20000 К, где относительная ошибка менее 5i

Данный способ прос — в применении и позволяет определять температуры в диапазоне до 20000 К, что весьма важно при исследовании мощнь,:х дуговых плазмотронов, ВЧ-плазмотронсв и других плазменных устройств, П о и м е р . Способ применяют при исследовании дуги выс.,;ого давления в плазмотроне переменного тока.

В измерительное устройство входят монохроматор с дифракционной решеткой, ФЭУ и самописец. На фиг. 4 приведена запись части вращательного спектра молекулярного иона азота, где интенсивности линий с у = 40 и 41 равны, Этому соответствует вращательная температура Т = 170000 I(, которая независимо измерена и совпадает с измеренной предлагаемым способом с точностью до ошибок эксперимента.

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивает существенное расширение диапазона измеряемых температур; повышение точности измерения и упрощение процесса обработки экспериментального материала. При этом вместо дорогой громоздкой и сложной спектральной аппаратуры с высокой разрешающей спосоЬностью можно использовать обычные спектрографы, которые есть в любой лаборатории.

Формула и зобретения

Способ определения вращательной температуры молекулярного газа, включающий регистрацию спектра излучения молекулярного газа, определение длин волн 9,, квантовых чисел у и интенсивностей I> спектральных линий, нахождение по величине интенсивности линии с квантовым числом y, оценку температуры Т(по величине у, с привлечением калибровочной зависимости

Т(= f(v1(), отличающийся

5 тем, что с

on e целью повышения точ

ОЧНОСТИ р деления и расширения и диапазона измеряемых темпе а ератур, регистрируют участок спект а р, соответствующий из. лучению перехода в 2:„ (= о) х g (v = 0) на анн д ном участке спектр ф а фиксируют

15627 6 линию с квантовым числом ), интенСИВНОСТЬ КОТ оторои I> равна интенсив-! ности линии квантовым числом пределение температур Т> проводят по калибровочной зависимос1<,=1 ти, полученной при условии ра венства

9(1 + ) /

5 10 еУ, 10 15 20 25,70 Л 40 Риг.f

М00 20000

1562796

Составитель О. Бадтиева

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Дидык Корректор Т. Малец

Заказ 1059 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., n. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101