В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Интенсивность линейчатого излучениялучения
ω Интенсивность спектральных линий: Jkm = ωkm Akm Nk
k |
A |
= |
|
2e |
2 |
ω2 |
|
|
|
gm |
|
f |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
mk |
|
|
||||||||||
|
|
m c3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
km |
|
|
km |
|
g |
k |
|
|
|
|
||||||||
m |
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сила осциллятора при поглощении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стат.веса состояний |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вероятность спонтанного перехода |
|
|
|
|
|
6.67 10 |
8 |
|
|
|
gm |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
||||||
|
A |
= |
|
|
|
|
|
f |
mk |
[СГС, A,c−1 ] |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
km |
|
|
|
λ2 |
|
|
|
|
gk |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Интенсивность линий пропорциональна плотности возбуждённых атомов (ионов)
•Излучение идёт только из тех областей плазмы, в которых есть эти ионы
•Разные линии даже одного элемента могут идти из разных областей (Z1 ≠ Z2)
•Более яркими являются т.н. резонансные линии (переходы с малыми m,n)
•При повышении температуры плазмы мощность линейчатого излучения примесей сдвигается в рентгеновский диапазон
•При измерении обязательно проверять прозрачность плазмы
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Отношениемощностидвух линийлиний
• Количество возбуждённых на данный уровень атомов (ионов) зависит от параметров плазмы, т.е. результат обработки измерения зависит от того,
какую модель мы выбрали для её описания → критически важно понимание типа равновесия в плазме
Отношение интенсивностей линий одного и того же иона при локальном термодинамическом равновесии
n |
= |
g |
exp(− E / T ) |
|
|
||
n0 |
|
|
e |
|
g0 |
||
I1 |
= |
A1 |
ω1 |
g1 |
exp(− |
E / T ) |
I2 |
|
A2 |
ω2 |
g2 |
|
e |
|
|
|
разность энергии уровней
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Оценкатемпературы по составуу ионовионов
Распределение по кратности ионизации ионов примесей зависит от температуры можно грубо эту температуру оценить просто по факту существования линий данного ионизационного состояния.
Примеси: C, N, O, F … Ti, Mo, Fe, Co, Ni … W … Ne, Ar
лёгкие примеси, конструкционные материалы, плазмоприёмники, напускается специально
Li-подобный Ar |
|
H-подобный Ar |
Ne-подобный Ar |
He-подобный Ar |
полная ионизация |
|
|
Ионам требуется заметное время, чтобы «ободраться» до требуемой ионизации
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Уширениеспектральных линийний
Механизмы уширения:
•естественная ширина линий
•эффект Доплера (влияние температуры плазмы) – уширение контура линии
•эффект Штарка (влияние плотности плазмы) – уширение контура линии
•эффект Зеемана (влияние магнитного поля) – расщепление компонентов линии
•турбулентный эффект Штарка (влияние турбулентных полей и волн в плазме)