Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 18-23. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 18-23. плазмы по спектральным линиям, в данной работе использовался метод расчёта температуры по относительным интенсивностям — метод Больцмана. В нём используется соотношение между интенсивностью спектральной линии и вероятностью нахождения электрона на определённом энергетическом уровне. В современном мире широко используются плазмохимические технологии для различных целей, включая создание новых материалов и модификацию поверхностей [4, 5]. Исследование параметров плазмы, включая её температуру, играет важную роль в развитии этих технологий [6, 7]. Эти методы широко применяются для анализа элементного состава материалов и определения различных характеристик образцов. В статье рассматривается метод измерения электронной температуры воздушной плазмы по электронным спектрам переходов атома меди для разработки плазмохимических процессов. М атериалы и методы Рис. 1. Схема спектральных измерений: 1 — высоковольтный однофазный плазмотрон переменного тока; 2 — электрическая дуга; 3 — факел; 4 — линза; 5 — дифракционная щель; 6 — спектрометр Andor Shamrock SR-303i-A; 7 — ПЗС камера Воздушная плазма была получена с помощью однофазного электродугового плазмотрона переменного тока. Для получения спектров был использован спектрометр Andor Shamrock SR-303i-A. Воздух представляет собой сложную смесь газов. Электрическая дуга зажигается между двумя медными электродами, далее в приэлектродной области происходит испарение меди и возбуждение её атомов. Таким образом, для спектроскопических исследований целесообразно использовать спектры её электронных переходов [8]. Схема спектральных измерений представлена на рис. 1. В качестве расчётного выбран метод Больцмана, основывающийся на измерении отношения интенсивностей двух спектральных линий одного элемента, находящихся на разных энергетических уровнях ионизации. Расчёты ведутся по формуле Т - h V nk 7nk 4 п A g -— nkS n . n ■e kT S (1) где Ink — интенсивность характерной линии электронного перехода атома меди; h — постоянная Планка; k — постоянная Больцмана; Vnk и ^nk — частоты и вероятности соответствующих переходов электрона, gn — статистический вес соответствующего энергетического уровня; S — статистическая сумма состояний атома водорода; N — концентрация ионов и атомов; Enk — энергия перехода электрона атома водорода с уровня n на уровень k . По формуле (1) видна зависимость интенсивности от температуры. Для перехода к относительным единицам измерения интенсивности необходимо рассматривать минимум пару спектральных линий и отношение их интенсивностей (2) для выражения температуры (3). В уравнениях (2) и (3) символы в и у соответствуют двум разным спектральным линиям перехода соответствующего атома: V (2) в © Багрий И. В., 2024 19