Stosunki linii widmowych

Analiza współczynników intensywności linii jest ważnym narzędziem pozyskiwania informacji o plazmach laboratoryjnych i kosmicznych. W spektroskopii emisyjnej intensywność linii widmowych może dostarczyć różnych informacji o stanie plazmy (lub gazu ). Można go wykorzystać do określenia temperatury lub gęstości plazmy. Ponieważ pomiar bezwzględnego natężenia w eksperymencie może być trudny, stosunek różnych natężeń linii widmowych może być również wykorzystany do uzyskania informacji o plazmie.

Teoria

Gęstość intensywności emisji przejścia atomowego ze stanu górnego do stanu dolnego wynosi:

${\ Displaystyle P_ {u \ strzałka w prawo l} = N_ {u} \ \ hbar \ omega _ {u \ strzałka w prawo l} \ A_ {u \ strzałka w prawo l }}$ ,

Gdzie:

${\ Displaystyle N_ {u}}$ to gęstość jonów w stanie górnym,
${\ Displaystyle \ hbar \ omega _ {u \ rightarrow l}}$ to energia emitowanego fotonu, która jest iloczynem stałej Plancka i częstotliwości przejścia,
${\ Displaystyle A_ {u \ rightarrow l}}$ jest współczynnikiem Einsteina dla określonego przejścia.

Populacja stanów atomowych N jest generalnie zależna od temperatury i gęstości plazmy. Ogólnie rzecz biorąc, im bardziej gorąca i gęsta jest plazma, tym wyższe stany atomowe są wypełnione. Przestrzeganie lub nieprzestrzeganie linii widmowych niektórych rodzajów jonów może zatem pomóc w przybliżonym oszacowaniu parametrów plazmy.

Dokładniejsze wyniki można uzyskać porównując intensywność linii:

${\ Displaystyle {\ Frac {P_ {u_ {1} \ rightarrow l_ {1}}} {P_ {u_ {2} \ rightarrow l_ {2}}}} = {\ Frac {N_ {u_ {1}} \ omega _{u_{1}\rightarrow l_{1}}A_{u_{1}\rightarrow l_{1}}}{N_{u_{2}}\omega _{u_{2}\rightarrow l_{2} }A_{u_{2}\rightarrow l_{2}}}}}$ ,

Częstotliwości przejść i współczynniki przejść Einsteina są dobrze znane i wymienione w różnych tabelach, takich jak baza danych NIST Atomic Spectra Database. Często do określenia gęstości populacji i $\ Displaystyle$ $N_ {u_ {2}}}$ jako funkcji gęstości i temperatury . Natomiast do wyznaczania temperatury plazmy w równowadze termicznej równanie Sahy i wzór Boltzmanna można użyć, zależność gęstości zwykle wymaga modelowania atomowego.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Baza danych widm atomowych NIST

Latimer, I; Młyny, JI; Day, RA (1970), „Udoskonalenia techniki stosunku linii helu do pomiaru temperatury elektronów i jej zastosowania do prekursora”, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer , Elsevier , 10 (6): 629–635, Bibcode : 1970JQSRT. .10..629L , doi : 10.1016/0022-4073(70)90079-8
Muñoz Burgos, JM; Barbui, T; Schmitz, O; Stutman, D; Tritz, K (2016), „Analiza zależna od czasu widocznych współczynników linii helu do diagnostyki temperatury i gęstości elektronów przy użyciu syntetycznych symulacji na NSTX-U”, Review of Scientific Instruments , AIP , 87 (11): 11E502, doi : 10,1063 /1.4955286 , OSTI 1259296