Отношения спектральных линий
Анализ отношений интенсивностей линий является важным инструментом для получения информации о лабораторной и космической плазме. В эмиссионной спектроскопии интенсивность спектральных линий может предоставить различную информацию о состоянии плазмы (или газа ). Его можно использовать для определения температуры или плотности плазмы. Поскольку измерение абсолютной интенсивности в эксперименте может быть затруднительным, соотношение интенсивностей различных спектральных линий также можно использовать для получения информации о плазме.
Теория
[ редактировать ]Плотность интенсивности излучения атомного перехода из верхнего состояния в нижнее состояние равна: [1]
где:
- – плотность ионов в верхнем состоянии,
- - энергия испускаемого фотона, которая является произведением постоянной Планка и частоты перехода,
- – коэффициент Эйнштейна для конкретного перехода.
Населенность атомных состояний N обычно зависит от температуры и плотности плазмы. Как правило, чем более горячая и плотная плазма, тем больше высшие атомные состояния заселены . Таким образом, наблюдение или ненаблюдение спектральных линий определенных видов ионов может помочь дать приблизительную оценку параметров плазмы.
Более точные результаты можно получить, сравнивая интенсивности линий:
Частоты переходов и коэффициенты переходов Эйнштейна хорошо известны и перечислены в различных таблицах, например, в NIST базе данных атомных спектров . Зачастую атомное моделирование [2] требуется для определения плотности населения и в зависимости от плотности и температуры. Хотя для определения температуры плазмы в тепловом равновесии можно использовать уравнение Саха и формулу Больцмана , зависимость плотности обычно требует атомного моделирования.
См. также
[ редактировать ]Внешние ссылки
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Зальцманн, Д. (1998). Атомная физика в горячей плазме . Издательство Оксфордского университета . п. 149. ИСБН 978-0-19-510930-6 .
- ^ Ральченко, Ю. В.; Марон, Ю. (2001). «Ускоренная рекомбинация за счет резонансного выключения метастабильных состояний». Дж. Квант. Спектр. Рад. Передача . 71 (2–6): 609–621. arXiv : физика/0105092 . Бибкод : 2001JQSRT..71..609R . CiteSeerX 10.1.1.74.3071 . дои : 10.1016/S0022-4073(01)00102-9 . S2CID 17090954 .
- Латимер, я; Миллс, Дж.И.; Дэй, Р.А. (1970), «Уточнения в методе отношения линий гелия для измерения электронной температуры и его применение к прекурсору», Журнал количественной спектроскопии и радиационного переноса , 10 (6), Elsevier : 629–635, Bibcode : 1970JQSRT. .10..629L , дои : 10.1016/0022-4073(70)90079-8
- Муньос Бургос, JM; Барбуи, Т; Шмитц, О; Статман, Д; Триц, К. (2016), «Зависимый от времени анализ отношений видимых линий гелия для диагностики электронной температуры и плотности с использованием синтетического моделирования на NSTX-U», Обзор научных инструментов , 87 (11), AIP : 11E502, doi : 10.1063 /1.4955286 , ОСТИ 1259296