一种测量脉冲放电等离子体鞘层温度的方法技术

本发明专利技术属于光学测量技术领域，涉及的是测量脉冲放电等离子鞘层温度的方法，该方法结合光谱法与激波波速测量，首先利用光谱法准确的测量出正柱区的气体温度，再利用小孔光阑阴影法，准确的测量放电后激波的波速，再用正柱区温度与激波波速计算出薄鞘层温度。本发明专利技术克服了放电等离子鞘层厚度薄、发光总量弱、无法直接测量的缺点，利用了正柱区体积大、发光强、利于收集，以及激波波速恒定，易于测量的特点，通过运用激波管的近似原理，准确的测量放电等离子鞘层的气体温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学測量
，涉及的是测量脉冲放电等离子鞘层温度的方法，特别是利用鞘层与正柱区温度差产生的激波，间接地測量等离子体鞘层的温度，该方法尤其适用于横向放电激励脉冲气体激光器内气体放电等离子薄鞘层的气体温度測量。
技术介绍
脉冲气体放电广泛的应用在脉冲气体激光器泵浦，等离子体浸没离子注入等领域。在脉冲气体放电过程中，鞘层有着屏蔽外电场，维持放电稳定性，防止辉光放电向弧光转化等作用。特别是在高重频脉冲放电应用中，放电稳定性与防止辉光放电向弧光转化显得尤为重要。所以，测量脉冲放电装置的等离子体鞘层气体温度不仅有利于研究脉冲气体放电的机理，更对放电稳定性的提高有极大现实意义。对于放电等离子体的温度探測通常有光谱法、干渉法与探针法。光谱法多是利用放电等离子体自身发射的分子光谱。由于分子的转动与平动能量转移比它与电子能量转移要快，通常采用分子的转动温度等效为等离子的气体温度。这种方法在等离子体温度測量中采用得最为广泛。虽然鞘层发光往往比正柱区要稍強，但鞘层厚度远小于正柱区，所以鞘层的发光总量远小于正柱区发光总量。而且，等离子发光是各向同性的，对于体放电等离子体很难屏蔽正柱区发光而只采集鞘层的发射光谱。干涉法是利用等离子体温度变化引起的密度变化，进而改变等离子区域的折射率，通过干涉法測量折射率的分布，进而得到等离子体温度分布。干渉法可以直接測量温度的空间分布。但同样是由于鞘层厚度非常薄，而且探測光束在阴极附件的硬边衍射效应严重，所以直接运用干涉法观测鞘层非常困难。另ー方面，脉冲放电能量是瞬间注入的，在放电完成时往往还来不及由温度梯度转化为密度梯度，因而无法从折射率分布中得到温度分布的信息。探针法是最传统的等离子体測量手段。它根据探针的伏安特性曲线，可以导出等离子体的温度，密度特性。但探针必须深入到等离子体内部，这样它就会与等离子体发生强烈的相互作用，从而影响放电特性。所以它尤其不适合于鞘层温度的測量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法采用非接触式的光学測量方法，通过测量鞘层与正柱区分界面产生的激波波速与正柱区气体温度，准确的测量等离子体鞘层的温度。本专利技术提供的，该方法包括下述步骤第I步利用光谱仪测量放电等离子发射的分子光谱，利用测量的分子光谱数据，拟合得到放电气体的分子转动温度作为正柱区的气体温度；第2步利用小孔光阑阴影法获得放电等离子体鞘层与正柱区之间的激波分布图，并利用增强型电荷耦合成像器件对获得的图像进行采集，获得激波演化的时序图像；对获得的时序图像进行平滑和去噪处理，然后进行ニ值化及细化处理，获得激波位置，再进行线性拟合得到激波波速W;第3步由正柱区气体温度与激波波速推算等离子鞘层温度。作为上述技术方案的改进，第3步中，等离子鞘层温度T1的计算公式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量脉冲放电等离子体鞘层温度的方法，该方法包括下述步骤：第1步利用光谱仪测量放电等离子发射的分子光谱，利用测量的分子光谱数据，拟合得到放电气体的分子转动温度作为正柱区的气体温度；第2步利用小孔光阑阴影法获得放电等离子体鞘层与正柱区之间的激波分布图，并利用增强型电荷耦合成像器件对获得的图像进行采集，获得激波演化的时序图像；对获得的时序图像进行平滑和去噪处理，然后进行二值化及细化处理，获得激波位置，再进行线性拟合得到激波波速W；第3步由正柱区气体温度与激波波速推算等离子鞘层温度。

【技术特征摘要】
1.一种测量脉冲放电等离子体鞘层温度的方法，该方法包括下述步骤第I步利用光谱仪测量放电等离子发射的分子光谱，利用测量的分子光谱数据，拟合得到放电气体的分子转动温度作为正柱区的气体温度；第2步利用小孔光阑阴影法获得放电等离子体鞘层与正柱区之间的激波分布图，并利用增强型电荷耦合成像器件对获得的图像进行采集，获得激波演化的时序图像；对获得的时序图像进行平滑和去噪处理，然后进行二值化及细化处理，获得激波位置，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨光，徐勇跃，左都罗，王新兵，陆培祥，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：