Статья

Архив, 2020, № 3

Исследование плазмы

2020. Т. 58. № 3. С. 327–335

Шавелкина М.Б., Амиров Р.Х., Кавыршин Д.И., Чиннов В.Ф.

Спектроскопическое исследование плазменной струи гелия с добавками углеводородов

В работе представлены результаты спектроскопического исследования конверсии ацетилена и метана в плазменной струе гелия, создаваемой плазмотроном постоянного тока. Режим работы плазмотрона соответствовал условиям, обеспечивающим высокий выход углеродных наноструктур. В спектрах излучения, зарегистрированных при поперечном наблюдении участка струи протяженностью $20$ мм, следующего за выходным отверстием анодного канала плазмотрона, доминирующей компонентой в видимом диапазоне длин волн являются высокоинтенсивные полосы Свана молекулы $\rm C_2$. В спектрах наблюдаются атомарные линии водорода $\rm HI$ серии Бальмера от $\rm H_{\alpha}$ до $\rm H_{\varepsilon}$ многочисленные линии углерода $\rm CI$ от ультрафиолетовой $247.9$ нм до инфракрасных $962$–$966$ нм и ряд линий гелия $\rm HeI$. Спектральное определение осевых значений температуры плазменной струи обеспечили наблюдаемые линии ионизованного углерода $\rm CII\,283.7$ нм, $392.0$ и $426.7$ нм. Совместный анализ спектров излучения и рассчитанного в саха-больцмановском приближении состава смеси позволил выявить характер пространственной неоднородности исследуемой $\rm He : \rm C : \rm H$ плазменной струи. Он проявился в отличии температуры электронов приосевой области струи, измеренной с использованием линий ионизованного углерода $\mathrm{CII}\,(T_e(0) = 12000$–$14000$ К$)$, от колебательной и вращательной температур молекул $\mathrm{C}_2\,(T_V = T_R \cong 5000$ К$)$, интенсивно излучающих на периферии струи. Измеренная по ширине линий $\rm H_{\beta}$ и $\rm H_{\gamma}$ концентрация электронов, изменяющаяся на наблюдаемом участке струи в диапазоне $n_e = (4$–$2) \times 10^{16}$ см$^{–3}$, отвечает ионизационному равновесию в плазменной смеси $\rm He : \rm C : \rm H$ с температурой электронов, близкой к $T_e$, измеренной по ионным линиям углерода.

УДК: 535.338.41; 533.9.07; 533.9.08
DOI: 10.31857/S0040364420030163
WoS: 000565773700002
Scopus: 2-s2.0-85090086175

Ссылка на статью:
Шавелкина М.Б., Амиров Р.Х., Кавыршин Д.И., Чиннов В.Ф. Спектроскопическое исследование плазменной струи гелия с добавками углеводородов, ТВТ, 2020. Т. 58. № 3. С. 327

High Temp. 2020, v.58, №3, pp. 309-316