高速时空分辨光谱仪的构建及其在水中纳秒脉冲火花放电光谱诊断中的应用
本文选题:超高速相机 切入点:单色仪 出处:《光谱学与光谱分析》2015年10期 论文类型:期刊论文
【摘要】:近年来对水中高压脉冲放电等离子体特性的诊断研究越来越受到重视。测量单个放电脉冲放电等离子体的时间-空间分辨发射光谱,有助于研究水中脉冲放电等离子体的时空演化动力学特性和规律。在本研究中将四分幅超高速相机和单色仪结合,构建了一种跟踪单个放电脉冲的高速时空分辨光谱仪,开发了相应的光谱分析软件。用波长632.8nm的He-Ne激光器,在1 200g·mm-1刻线光栅条件下对光谱仪的性能进行了测试。结果表明:对应He-Ne氦氖激光632.8nm谱线的像素分辨率为0.013nm。在曝光时间20ns时,单色仪狭缝宽度0.2mm时632.8nm谱线的仪器展宽为(0.150±0.009)nm,仪器展宽随着狭缝宽度的增加呈现增大趋势。曝光时间的变化不会引起仪器展宽的变化,能够确保在调节相机曝光时间的过程中不影响光谱仪性能。利用该高速分辨光谱仪对水中纳秒火花放电发射光谱进行了测量,单次曝光获得了单一脉冲放电等离子体时空演化光谱。今后进一步完善实验室的电路条件消除放电干扰,可以对单个放电脉冲进行更细致的测量,为研究单个放电脉冲等离子体参数的时空演化特性提供良好的技术手段。
[Abstract]:In recent years, more and more attention has been paid to the diagnosis of plasma characteristics of high voltage pulse discharge in water. It is helpful to study the dynamic characteristics and laws of space-time evolution of water pulse discharge plasma. In this study, a high-speed space-time resolution spectrometer for tracking a single discharge pulse is constructed by combining a quadrilateral ultra-high speed camera with a Monochromator. The corresponding spectral analysis software has been developed. The performance of the spectrometer has been tested by using the He-Ne laser with wavelength 632.8nm under the condition of 1200 g mm-1 grating. The results show that the pixel resolution of the corresponding He-Ne He-Ne laser 632.8nm line is 0.013 nm. When the exposure time is 20ns, When the slit width of Monochromator is 0.2mm, the instrument width of 632.8nm line is 0.150 卤0.009 nm, and the instrument broadening tends to increase with the increase of slit width. The change of exposure time will not cause the change of instrument broadening. It can ensure that the performance of the spectrometer is not affected by adjusting the exposure time of the camera. The nanosecond spark discharge emission spectrum in water is measured by the high speed resolution spectrometer. Spatio-temporal evolution spectrum of single pulse discharge plasma is obtained by single exposure. In the future, the discharge interference can be eliminated by perfecting the electric circuit conditions in the laboratory, and the single discharge pulse can be measured in more detail. It provides a good technical means to study the spatiotemporal evolution characteristics of single discharge pulse plasma parameters.
【作者单位】: 大连理工大学物理与光电工程学院三束材料表面改性教育部重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金项目(11275040,11375039) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(DUT13ZD(G)05)资助
【分类号】:O536;TH744.1
【共引文献】
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