[實(shí)用新型]非接觸式等離子體溫度和電子密度測量裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720044567.4
• 申請日: 2007-11-06
• 公開（公告）號: CN201096521Y
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李燕;張琳;朱順官;薛銳;王俊德
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G01J3/12
• 分類號: G01J3/12;G01J3/28;G01J5/10;G01R19/08;H01J37/32
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 張駿鳴

一技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種光譜測量裝置，特別是一種利用光譜技術(shù)測定等離子體溫度和電子密度的非接觸式測量裝置。

二背景技術(shù)

半導(dǎo)體橋(以下簡稱SCB)等離子體點(diǎn)火技術(shù)是近二十多年來得到快速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，了解SCB作用過程中等離子體溫度及電子密度的變化規(guī)律，對研究SCB點(diǎn)火和起爆的機(jī)理尤為重要。但是由于SCB等離子體本身空間尺寸小，存在時(shí)間短，瞬態(tài)溫度變化大，且點(diǎn)火在常壓下完成，對測試技術(shù)的要求十分苛刻，而現(xiàn)有技術(shù)對等離子體的測試方法，如探針法、微波法、散射法等都不能實(shí)現(xiàn)對其瞬態(tài)診斷。中國工程物理研究院研制了一個(gè)以光纖作為接收、傳輸光能的六通道光學(xué)高溫計(jì)，用于研究沖擊加載下材料的輻射性能，并在此后的十幾年內(nèi)進(jìn)行了不斷的改進(jìn)。其原理是在Planck熱輻射理論的基礎(chǔ)上，將待測光源與標(biāo)準(zhǔn)光源的輻射亮度進(jìn)行對比，獲得待測源溫度。這種測量方法，只能對SCB等離子體實(shí)現(xiàn)單一的溫度測定，并且測量時(shí)，在公式的推導(dǎo)中，要涉及因子的修正，不但增加了操作復(fù)雜程度，而且對結(jié)果的準(zhǔn)確性帶來影響。另外，它采用的是對每個(gè)通道的光譜輻射量度進(jìn)行測量，而裝置中各器件(如：濾光片和光電倍增管)之間的微小差別，都會對結(jié)果帶來較大誤差。國外有報(bào)道采用光學(xué)多通道分析儀(OMA)來測量SCB等離子體溫度，它主要由光柵分光得到一束單色光，然后測量光譜輻射強(qiáng)度，根據(jù)planck定律得到等離子體溫度。如，D.A.Benson等人早在1987年就通過OMA獲得SCB等離子體180-700nm的發(fā)射光譜，從對譜線的分析中得出等離子體的溫度范圍，它還可以通過測量等離子體的傳播速度來估算等離子體溫度。這些方法為SCB等離子體溫度的測定提供了可行的測試方法，但該儀器每次只能得到一個(gè)波長下的譜線，也只適合單一的溫度測量，其設(shè)備價(jià)格昂貴，體積也較大，不易攜帶，而且光學(xué)零件較多，能量損失大，它與現(xiàn)有其它測試方法一樣，都不能夠同時(shí)提供隨時(shí)間分辨的等離子體溫度和電子密度的測量結(jié)果，要進(jìn)行電子密度的測量，還需要結(jié)合如探針法等其它方法進(jìn)行測量。因此很難滿足瞬態(tài)測定的要求。

三發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種利用等離子體發(fā)射時(shí)的光譜信息同時(shí)對其溫度和電子密度進(jìn)行瞬態(tài)實(shí)時(shí)測量的便攜式非接觸式等離子體溫度和電子密度測量裝置。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，非接觸式等離子體溫度和電子密度測量裝置，它包括導(dǎo)光窗口、傳導(dǎo)光纖、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，導(dǎo)光窗口位于傳導(dǎo)光纖的接收端口，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出端接計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)輸入端，其特征是傳導(dǎo)光纖采用一進(jìn)多出制式光纖，在光纖的每個(gè)輸出端設(shè)置有不同波長的濾光片，各濾光片的選擇，應(yīng)保證具有與濾光片中心波長對應(yīng)的至少兩條原子譜線和一條離子譜線或者至少兩條離子譜線和一條原子譜線，經(jīng)過濾光片后形成的與之對應(yīng)的不同原子或離子譜線的單色光，再分別經(jīng)與濾光片數(shù)量相等的各光電倍增管轉(zhuǎn)換，然后由電流信號放大器放大后，輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的對應(yīng)輸入端，為計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)提供計(jì)算數(shù)據(jù)。