Предложен экспериментальный метод пассивной оптической диагностики плазмы. Дано описание комплекса аппаратуры, разработанного для его практической реализации. Метод основан на одновременной регистрации спектров собственного излучения и изображений плазмы с последующим анализом зарегистрированных данных. Данный метод может применяться для диагностики плазмы, генерируемой самыми разнообразными способами: электрическим разрядом в газе, лазерным излучением, ударной волной, взрывом и другими.
Представлены результаты спектроскопии начального участка сверхзвуковой плазменной струи, формируемой с помощью импульсного разряда в капилляре с аблирующей стенкой, выполненной из углеродсодержащего полимера. Выявлены особенности пространственного распределения электронной плотности и интенсивности спектральных компонент, которые, в частности, вызваны высоким значением электронной температуры в «горячей» центральной зоне, превышающем «нормальную» температуру, а также существенной неизобаричностью начального участка сверхзвуковой струи. Зарегистрированные с высоким временным (1—50 мкс) и пространственным (30—50 мкм) разрешением излучательные свойства высокотемпературного ядра струи (интенсивность и контур бальмеровских линий Hα и Hβ, относительные интенсивности ионных линий C II) позволили установить основные закономерности в распределениях давления и температуры в окрестности центрального скачка уплотнения. Благодаря наличию в потоке молекулярных компонентов, проявляющих свои излучательные свойства на периферии струи, удалось получить представление о параметрах плазмы в зоне образования «висячих» скачков уплотнения.
Представлены результаты спектроскопического исследования начального участка сверхзвуковой плазменной струи, формируемой импульсным разрядом в капилляре из углеродсодержащего полимера. Зарегистрированные с высоким временным (1–50 мкс) и пространственным (30–50 мкм) разрешением излучательные свойства высокотемпературного ядра струи (интенсивность и контур бальмеровских линий Hα и Hβ, относительные интенсивности ионных линий C II) позволили выявить особенности продольного распределения плотности и температуры электронов, вызванные неизобаричностью начального участка струи при сверхзвуковом ее истечении.
Разработана четырехканальная схема эксперимента по регистрации оптических и рентгеновских спектров и изображений излучения, генерируемого в плазменных каналах оптического пробоя в бесселевых пучках, получаемых при фокусировке электромагнитного излучения коноидными системами фокусировки типа аксикон.
Измерено распределение интенсивности свечения второй положительной системы азота по высоте в разряде с жидким электролитным анодом при атмосферном давлении в воздухе. Показано, что интенсивность свечения второй положительной системы азота имеет абсолютный максимум вблизи металлического электрода, превосходящий по интегральной интенсивности свечения интегральную интенсивность свечения всего остального разряда. Показано, что вращательные температуры молекулярного азота в разряде с жидким анодом вблизи поверхности раствора и вблизи металлического электрода в диапазоне токов 20–40 мА монотонно растут с ростом разрядного тока, причём вблизи металлического электрода они в 1,2–1,6 раз выше, чем вблизи поверхности раствора.
Измерена интенсивность свечения второй положительной системы азота вблизи поверхности раствора в разряде с жидким электролитным катодом при атмосферном давлении в воздухе для водных растворов разного состава. Показано, что интенсивность свечения для всех исследованных растворов сильно падает с ростом разрядного тока от 20 до 100 мА. Показано, что для этих растворов при всех разрядных токах вращательная и колебательная температуры, определённые по молекулярному азоту, идентичны и равны соответственно 2400 и 3800 К. Обсуждаются возможные причины различия в интенсивности свечения второй положительной системы азота при одинаковых температурах.
Приведены данные по экспериментам с разрядами над жидкостями такими, как вода, спирт, глицерин и их смесями. Разряды развивались под верхним электродом в виде иглы, или набора игл. В качестве нижнего электрода использовалась кювета, заполненная веществом, к которой подводилось заземление. Во всех случаях в жидкости под верхним электродом на поверхности вещества возникает воронка, или волны, что свидетельствует о влиянии ионного ветра на поверхностный слой. В случае дистиллированной воды, спирта, смесей спирта с водой и спирта с глицерином на поверхности жидкости под верхним электродом появляются струи и фонтаны, в случае керосина – волны по его поверхности и пузырьки внутри жидкости. Появление струй и их разрушение на капли отражают развитие гидродинамических явлений над заряженными жидкостями. Приведена попытка качественной интерпретации результатов наблюдений, проведены полукачественные оценки.
Приведены данные по экспериментам с разрядами над диэлектриками в виде порошка из Al2O3. Разряды развивались под верхним электродом в виде иглы, или набора игл.
Приведены данные по экспериментам с разрядами над диэлектриками в виде порошка из Al2O3. Разряды развивались под верхним электродом в виде иглы, или набора игл.
В качестве нижнего электрода использовалась кювета, заполненная дисперсным веществом, к которой подводилось заземление. На поверхности порошка появляется воронка (воронки), или сложные остроконечные структуры, более сложные фигуры, и др. под действием гидродинамических потоков.
Измерено распределение интенсивности свечения второй положительной системы азота по высоте в разряде с жидким электролитным катодом при атмосферном давлении в воздухе. Показано, что интенсивность свечения второй положительной
системы азота имеет абсолютный максимум вблизи металлического электрода,
сопоставимый по интегральной интенсивности свечения с интегральной интенсивностью свечения всего остального разряда. Показано, что интенсивность свечения вблизи металлического электрода зависит от состава раствора при разрядном токе более 60 мА. При этом, вблизи металлического электрода вращательная и колебательная температуры, определённые по второй положительной системе азота, не зависят от состава раствора. Вращательная температура монотонно растёт с ростом разрядного тока, а колебательная остаётся практически постоянной.
Изучается влияние размера изолятора зонда Ленгмюра на результаты измерений потенциала плазмы, электрического поля, средней энергии и концентрации электронов в разряде в гелии, поддерживаемом полым катодом. Измерения проводились подвижным зондом с пространственным разрешением. Установлено, что влияние различно в отношении разных параметров плазмы и зависит от локализации зонда в пространстве катод-анод.