等离子体的发射光谱研究

  • 实验指导教师:乐永康

实验目的

  • 学习光栅光谱仪的原理和操作使用,了解影响光谱仪性能的因素有哪些;
  • 学习等离子体物理的基础;
  • 了解等离子体的分类,了解低温等离子体的产生技术及应用;
  • 了解不同类型等离子体发射光谱的组成部分;
  • 了解从发射光谱求等离子体参数的方法;
  • 查询某种气体(如氩)的标准谱线;
  • 了解不同类型的光谱仪器的工作原理、各自的优缺点及适用情况;(拓展)
  • 了解不同光源的产生原理;(拓展)

实验原理

  物体直接发光产生的光谱叫做发射光谱。

  处于激发态的原子或分子会自发地向基态弛豫,这时处于高能级的电子在向较低能级跃迁可能产生辐射,将多余的能量以光子的形式发射出去,形成光谱。要使原子或分子中处于基态的电子跃迁到较高能级就要供给能量,这个过程叫激发。大量处于不同激发态的原子/分子会发出各不相同的谱线,它们组成了发射光谱的全部谱线。由于产生的情况不同,发射光谱又可分为连续光谱和明线光谱:稀薄气体发射谱一般是由不连续的亮线组成,这种发射光谱又叫做明线光谱,由原子产生的明线光谱也叫做原子光谱;固体或液体及高压气体的发射光谱,一般是由波长连续分布的光组成的,这种光谱叫做连续光谱。

实验内容

  • 要求分别测量辉光放电等离子体和弧光放电等离子体的发光光谱,比较两种等离子体发光光谱的异同!

实验仪器

  • 辉光放电等离子体实验仪
  • 脉冲放电弧光等离子体实验仪
  • WGD-8型组合式多功能光栅光谱仪
  • PG4000型高分辨率快速响应微型光谱仪
  • 实验相关的其他光源和器件

Morpho仪器使用说明

仪器使用时间预约表

  • 临近期末了,我很能理解同学们想利用设备多做点实验测量的心情,也愿意大力支持。但受到谱仪只有一台的限制,也为了提高谱仪这段时间的利用效率,我们有必要做一个合理的时间安排。
  • 请需要在课外时间利用光谱仪进行测量的同学在下表中进行预约登记。每组同学可以根据自己的课程安排先申请两个半天的课外测量时间。如果觉得可能还需要更多的时间,可以在表格下面参照示例写上另外的申请,我会另行安排。 2010/06/21 08:54

2010年春季学期

星期一 星期二 星期三 星期四 星期五
6月21日-25日上午 朱宝成 沈翔瀛
下午 朱宝成 沈翔瀛

2009年秋季学期

星期一 星期二 星期三 星期四 星期五
12月14日-18日上午杨深 陈思 柯福顺 实验课 实验课
下午严荣婧 刘梦眉 黄志鸿 卢江蛟 实验课 实验课 严荣婧 刘梦眉
12月21日-25日上午 黄志鸿 卢江蛟 严荣婧 刘梦眉 实验课 实验课
下午 杨深 黄志鸿 卢江蛟 实验课 实验课 陈思 柯福顺
  • 说明:如果希望多一点自己操作的机会,建议不同组的同学不要预约在一个时间段来做实验。乐永康 2009/12/10 00:28

另外的实验时间申请

  • (示例):乐永康申请19日上午做实验。 — 2009/12/09 22:42

资料

  1. 发射光谱法测等离子体温度:《电弧和热等离子体》,作者:过增元,科学出版社,1986,复旦索书号:O53 /G97

讨论区

  • 欢迎大家在此展开讨论。 — 乐永康 2009/12/14 23:58

对光谱仪定标

实验光谱仪对标准光源的响应, 标准灯光谱, 这是我用电光源实验室里的卤钨灯(热辐射光源)对实验中的光谱仪进行定标的结果,通过这两组数据可以得到光谱仪对不同波长的响应,以得到实际的光谱。
谢谢杨深同学。我看了一下,要从这两个文件得到响应曲线,还需要做一些计算,可能把我们手头的那个光源的谱线测量一遍,然后用2800K时的黑体辐射曲线做标定,计算量可能会小一点。 — 乐永康 2009/12/24 00:35
从光谱仪测量到的卤钨灯的光谱(是第一个excel吧)来看,峰位似乎应该在700-800nm,光源的温度应该在3500K-4000K之间,请问怎么确定工作时的卤钨灯是2800K的呢? — 陈思 2009/12/25 09:39
乐老师说的是另外一个标准灯,我测量用的如你所说,不是2800K的。——杨深
responsity_data_等离子体的发光光谱研究.xls
以上是用2800K的标准光源作为参考作出的PG4000的光谱响应曲线的数据。图请见下方。 — 陈思 2009/12/25 19:11
谢谢陈思同学。 — 乐永康 2009/12/26 13:40

response_curve_%E7%AD%89%E7%A6%BB%E5%AD%90%E4%BD%93_%E7%9A%84%E5%8F%91%E5%85%89%E5%85%89%E8%B0%B1%E7%A0%94%E7%A9%B6.jpg

我在NIST网站上找了一个数据库,可以查到各种原子离子的跃迁波长,跃迁几率,统计权重等等.http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html——刘梦眉
很有用的信息,谢谢。 — 乐永康 2009/12/28 15:10
今天无聊用VC编了一计时器,希望能在报告准备、考试模拟等方面给大家带来点帮助哈。扩展名改为exe。Windows XP是适用的,Vista未知。带有提前一分钟声音提示功能,而可能有缺陷。
arctimer2010.txt柯福顺 2010/1/1 12:59
很不错。PowerPoint应该带有用于计时的小插件,大家可以自己找一下。那天汇报的时候有位同学的PPT上就有这样的插件。 — 乐永康 2010/01/03 14:14
 
exp/plasma/oes.txt · 最后更改: 2015/11/19 14:46 由 xiaole
 
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