Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ В ВОДОРОДНОЙ ПЛАЗМЕ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ В ВОДОРОДНОЙ ПЛАЗМЕ

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ В ВОДОРОДНОЙ ПЛАЗМЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: астрофизика и спектральный анализ. Сущность изобретения: способ основан на использовании закономерности понижения потенциала ионизации атомов водорода за счет действия ионов и электронов и смещения в спектре плазмы границы водородного континуума в длинноволновую область спектра при уширении линий у предела водородных серий эффектом Штарка и эффектом Допплера. Минимальное значение электронной концентрации в плазме определяют по приведенной формуле, а по номеру водородной линии mр, с которой начинается рост интенсивности предконтинуума водородной серии, определяют максимальное значение электронной концентрации. Кроме определения по анализу профилей линий оптимальных значений электронной концентрации способ позволяет определить минимальное и максимальное значение ne в объемах исследуемого образования, которые обеспечивают интенсивность излучения, достаточную для регистрации фотографическим методом.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2019069
Класс(ы) патента: H05H1/00, G01N21/17
Номер заявки: 4368934/25
Дата подачи заявки: 04.12.1987
Дата публикации: 30.08.1994
Заявитель(и): Киевский университет им.Тараса Шевченко
Автор(ы): Курочка Л.Н.
Патентообладатель(и): Киевский университет им.Тараса Шевченко
Описание изобретения: Изобретение относится к астрофизике и спектральному анализу и применимо к изучению солнечных образований и других астрофизических объектов, а также при изучении лабораторной плазмы.
Известен способ определения электронной концентрации по номеру предельно разрешаемой линии в водородной серии, включающий получение разрешаемой линии, с помощью которого по известной формуле, учитывающей уширение линий эффектом Штарка, вычисляется электронная концентрация в плазме [1].
Известен способ определения электронной концентрации по номеру предельно разрешаемой линии в водородной серии, включающей получение спектра у предела водородной серии и определение номера предельно разрешаемой линии, с помощью которого по формуле, учитывающей уширение линий эффектами Штарка (ионы и электроны) и Допплеры, вычисляется электронная концентрация в плазме [2].
Недостатком способа является его низкая точность определения электронной концентрации в объекте, обусловленная тем, что определяется одно значение электронной концентрации (считается объект однородным) и невозможно получить максимальное и минимальное значение ne в объекте.
Целью изобретения является повышение точности определения электронной концентрации в объекте, состоящая в том, что по анализу предконтинуума определяется максимальное значение электронной концентрации в исследуемом объекте, что позволяет получить представление о пределах, в которых заключена электронная концентрация в объекте.
Это достигается тем, что в известном способе определения электронной концентрации в водородной плазме, включает регистрацию спектра излучения водородной плазмы в пределах водородной серии, определение номера предельно разрешаемой спектральной линии mS+D и вычисление величины электронной концентрации по соотношению
ne = 8,0˙1022 (mS+D + 1)-7,5 -
- 1,3˙107˙n-3 (mS+D + 1)-3 ζ 3/2, где n - главное квантовое число нижнего уровня водородной серии, n≅3;
ζ (см/с)- вероятнейшая скорость движения атомов водорода в плазме вдоль луча зрения, которую вычисляют по приведенной допплеровской ширине, определяемой по контурам первых линий водородной серии, с целью обеспечения возможности определения предельных значений электронной концентрации в неоднородной по концентрации плазме, дополнительно определяют номер спектральной линии mр, с которой начинается рост интенсивности предконтинуума водородной серии, и вычисляют максимальное значение электронной концентрации nеmax по соотношению:
nemax = 8,0˙1022/mp + 5/-7,5
-1,3˙107˙n-3/mp + 5/-3 ζ 3/2, а величину минимальной электронной концентрации nemin выбирают равной величине ne.
При неоднородной по электронной концентрации плазме в ее спектре излучения возникает предконтинуум с ростом интенсивности в коротковолновую сторону вплоть до теоретической границы серии, после которой наблюдается обычный континуум серии. В характере распределения интенсивности в предконтинууме содержится информация о характере неоднородности nе в исследуемой плазме. Это следует из механизма образования предконтинуума. В объемах с самым высоким значением nеконтинуум серии смещается в длинноволновую область спектра. При меньших ne континуум приближается к теоретическому, а количество наблюдаемых линий в водородных сериях увеличивается. Суммарное излучение от объемов с разными nе формирует предконтинуум с ростом интенсивности в коротковолновую сторону по началу которого определяют nе max, а по наибольшему номеру линии, наблюдаемому в спектре, определяют ne min.
При этом следует иметь ввиду, что при заданной электронной концентрации возникает собственный короткий (по длинам волн) предконтинуум, образующийся в результате суперпозиции протяженных крыльев линий. Всестороннее исследование этого эффекта показало, что протяженность собственного предконтинуума по длинам волн разная при разных значениях ne, но практически во всех случаях в пределах точности метода он отстоит от предельно разрешаемой линии на расстоянии 4-6 линий.
Следовательно, если предконтинуум начинается на расстоянии на пяти, а десяти, двадцати или большего числа линий от предельно разрешаемой, то это является прямым доказательством неоднородности nе в обеъкте. Более того, если из наблюдений определен номер линии mр, начиная с которой регистрируется предконтинуум водородной серии, то можно считать, что примерно на протяжении четырех - шести линий регистрируют собственный предконтинуум объемов, характеризующихся максимальными значениями электронных концентраций в объекте, величина которых определяется по приведенной выше формуле.
На практике, когда производится регистрация излучения от всего объекта и на соответствующую интенсивность настроены приемники излучения, слабое излучение между линиями, номер которых на 4-6 единиц меньше предельно разрешаемой, как правило теряется на фоне излучения от всего объекта и регистрируется излучение между линиями, находящимися несколько ближе к предельно разрешаемой. Учитывая это, предлагается считать, что для объемов с высокой электронной концентрацией предконтинуум начинается на расстоянии четырех номеров линий от предельно разрешаемой, хотя протяженность собственного предконтинуума определяется как чувствительностью приемника излучения, так и номером предельно разрешаемой линии mS+D (в случае уширения линий эффектами Штарка и Допплера). Учитывая сказанное примем, что при фотографическом методе регистрации спектра mS+D = mp + 4.
П р и м е р. На спектрографе горизонтального солнечного телескопа Государственного астрономического института им. Штернберга, был получен спектр спокойного солнечного протуберанца. Хорошее качество спектрограмм дало возможность обнаружить в этом протуберанце довольно протяженный бальмеровский предконтинуум и измерять характер нарастания его интенсивности начиная от линии Н22 до Н42. На фоне предконтинуума, интенсивность которого постепенно нарастает до длины волны линии Н42, наблюдается двадцать эмиссионных линий серии Бальмера.
По линиям серии Бальмера Н715, на величине полуширин которых не сказывается эффект Штарка, величина = 3,5·10-5 , а ζ = 10,4 км/с. В этом случае в исследуемом протуберанце объемы с наименьшим значением электронной концентрации и достаточной протяженностью, обеспечивающей заметную эмиссию протуберанцев в линиях водорода, характеризуются nеmin= 1,5˙1010 см-3 (способ-прототип). В то же время по началу бальмеровского предконтинуума определяют величину mp = 22. По заданным величинам mр и с помощью приведенной формулы находим, что nemaх = =1,4˙1012 см-3.
Формула изобретения: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ В ВОДОРОДНОЙ ПЛАЗМЕ, включающий регистрацию спектра излучения водородной плазмы в пределах водородной серии, определение номера предельно разрешаемой спектральной линии mS+D и вычисление величины электронной концентрации по соотношению
ne = 8,0˙1022(mS+D + 1)-7,5 -
- 1,3˙107˙n-3(mS+D + 1)-3 ζ 3 / 2 ,
где n ≅ 3 - главное квантовое число нижнего уровня водородной серии;
ζ - вероятнейшая скорость движения атомов водорода в плазме вдоль луча зрения, которую вычисляют по приведенной доплеровской ширине, определяемой по контурам первых линий водородной серии, см/с,
отличающийся тем, что, с целью определения предельных значений электронной концентрации в неоднородной по концентрации плазме, дополнительно определяют номер спектральной линии mр, с которой начинается рост интенсивности предконтинуума водородной серии, и вычисляют максимальное значение электронной концентрации nemax по соотношению
nemax = 8,0˙1022(mp+5)-7,5-
- 1,3˙107n-3(mp+5)-3 ζ 3 / 2 ,
а величину минимальной электронной концентрации nemin выбирают равной величине nе.