ADN基液体推进剂激光诱导等离子体的光谱研究

发布时间：2024-05-25 06:31

　　ADN(二硝酰胺铵)基单组元液体推进剂是一种新兴的、可替代肼的绿色推进剂,发展非接触式手段、实时分析元素含量对于研究ADN基推力器的燃烧诊断十分重要.通过建立绝对辐射光谱和高分辨率光谱测量系统,优化了实验参数,研究了由ADN-甲醇-水组成推进剂的激光诱导击穿光谱,分析了光谱中元素H, N, O的时间演化特性,基于Boltzmann斜线法和Stark效应法分别得到了激光诱导产生等离子体的电子温度和电子密度的时间演化曲线,推进剂的初始电子温度为68 000 K,电子密度为1.6×10¹⁹ cm^-3,利用e指数拟合得到相应的弛豫时间分别为270 ns和90 ns,该实验条件下未发现ADN基推进剂成功点火现象.

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【部分图文】：

图1实验装置图

针对静态液体表面,成功搭建了LIBS实验系统,如图1所示,主要由光源、标定系统、取样系统、信号分析系统和时序控制系统5个部分构成.光源:激光器输出波长为1064nm的脉冲激光,经二倍频后波长变为532nm,脉宽为8ns,频率为10Hz,单脉冲能量0....

图2延时设置示意图

为了获得更为全面的具有时间分辨特性的光谱图,需要准确把握采集开始的时刻.LIBS技术在产生等离子体的初期,由于韧致辐射会产生高强度的连续发射光谱,当延时过小时背景谱线会严重干扰测量,过大又会遗漏谱线信息.以光谱仪输出Q-SW触发信号为延时零点,采用光电二极管监测到激光....

图3不同单脉冲激光能量下的光谱

实验采集了200～890nm波长范围内的谱线,分析发现200～400nm波长范围内无信号,图3展示了不同单脉冲激光能量下400～890nm波长范围内的谱线强度.在524～541nm处信号无强度是因为使用了中心波长为533nm的陷波片.将焦点聚焦在液面上说明LIBS....

图4不同单脉冲激光能量下的信噪比

将焦点聚焦在液面上说明LIBS产生的火花部分在空气中部分在推进剂中,由于空气中O,N元素的含量较高,会对分析造成一定的干扰,为了提高推进剂部分信号的信噪比,选取656.285nm处的H元素特征谱线进行分析,图4给出了信噪比随激光能量变化的关系,实验过程中选用14....

本文编号：3981843