Строительные исследования
страница - 1
Ранее нами уже кратко сообщалось о возможной роли присутствия в парах кластерной и капельной компоненты [5,26]. В данной работе более подробно изложены результаты экспериментов и теоретического моделирования этого эффекта с целью анализа его влияния на инфракрасные спектры излучения и поглощения смесей плотных паров щелочных металлов с буферными газами.
Для исследования спектров поглощения и теплового свечения плотных паров натрия использовалась установка, основными узлами которой являются специально разра-
ботанные нагреваемые цилиндрические кюветы типа "тепловой трубы" с комплексом вакуумной откачки и напуска буферного газа, а также комплекс спектральной диагностики, предназначенный для измерений спектральной интенсивности излучения паров и измерения спектральных коэффициентов поглощения в них.
В данной работе использовалась кювета, аналогичная описанной в [4]. Внутренний радиус кюветы составлял Rp = 10 мм, а расстояние между водоохлаждаемыми фланцами составляло 2L1 = 150 мм. Внутри кюветы размещались 4 слоя сетки из нержавеющей стали, причем концы сетки доходили до охлаждаемой зоны. К водоохлаждаемым фланцам были пристыкованы патрубки, длиной L2 = 7,5 см, на концах которых вакуумно плотно монтировались сапфировые окна, толщиной 2 мм. После откачки кювета наполнялась инертным газом (гелием или аргоном) до давления 0.05 - 1 атм. и нагревалась до требуемой температуры. Распределение температуры по длине кювет T(z) в нагреваемой области примерно соответствовало параболе 4-ой степени с максимумом в центре трубы (T(z=0) = Tc,) и температурой на водоохлаждаемых фланцах T(z= L1) = То, равной температуре охлаждающей воды (To ~ 293 K):
При L1 < z < L2 T(z) = To.
Плотность паров натрия в кювете N определялась по кривой давления насыщенных паров [27] при температуре, соответствующей температуре стенок кюветы. В области температур до 800 К интегральная вдоль оси кюветы плотность паров измерялась также методом крюков Рождественского [28] с использованием интерферометра Майкельсона и широкополосного лазера на красителе, причем оба метода в указанной области температур дали совпадающие в пределах 20 % значения. Это свидетельствует о том, что, по крайней мере, в горячей зоне кюветы, где величина N максимальна, плотность паров действительно определяется давлением насыщенных паров при температуре стенки кюветы.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
T(z) = T
Tc -T
L4
Для измерений коэффициента поглощения в плотных парах натрия в качестве источника освещения трубы использовалось коллимированное излучение вольфрамовой лампы СИ-8-200. Излучение на выходе кюветы модулировалось механическим прерывателем с частотой около 800 Гц. Модулированный световой поток направлялся на входную щель монохроматора (с дифракционной решеткой 600 штрихов/мм и дисперсией 16 А/мм). Калибровка спектра по длинам волн проводилась по спектру неоновой лампы (значения длин волн линий спектра неона брались из [29]). В фокальной плоскости спектрографа сразу за выходной щелью устанавливался приемник излучения - фотоэлектронный умножитель. Сигнал с приемников подавался на узкополосный усилитель и с его выхода поступал на вход синхронного детектора. Постоянное напряжение с выхода синхронного детектора регистрировалось аналого-цифровым преобразователем (АЦП), сигнал с которого поступал в компьютер.
Для определения величины поглощения в нагретых парах в каждом измерении регистрировался уровень сигнала Io, прошедшего через кювету при комнатной температуре, т. е., в отсутствии паров, и интенсивность излучения, прошедшего через кювету с парами натрия различной температуры I = Ir - I v, где Ir -регистрируемая интенсивность излучения, а I v - интенсивность собственного излучения паров (отметим, что величина Iv во всех экспериментах была пренебрежимо мала по сравнению с Ir). Все данные затем строились в виде зависимости относительной доли поглощенной и рассеянной интенсивности излучения К = (Io - I)/Io от параметров среды.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ПЛОТНЫХ ПАРОВ НАТРИЯ
На рис. 1 представлены спектры поглощения плотных паров натрия при различных температурах в области 0.35 - 1.1 мкм, а на рис.2 - зависимости поглощенной и рассеянной интенсивности излучения от температуры Tc на длинах волн 0.4 и 1.0 мкм. Отметим, что величины К в области 0.4 и 1 мкм почти во всем диапазоне температур (кроме самых малых) близки друг к другу.
3005007009001100
Р 1СX, HM
Рис.1. Спектры поглощения паров натрия при х температурах в центре кюветы. Буферный газ - аргон при давлении 1 атм. 1 - Tc = 903 К, 2 - Tc = 806 К, 3 - Tc = 709 К.
Как следует из графиков на рис. 1, в спектре паров наблюдаются три хорошо выраженных области поглощения. Одна из них, с центром на длине волны X = 0.59 мкм, соответствует поглощению на атомарном резонансном переходе натрия 3S - 3P, другая - с центром на 0.49 мкм, обусловлена, главным образом, поглощением на хорошо известном молекулярном переходе димера натрия Na2 X1Zg+ - B1nu [30], а также с саттелитами полос поглощения на переходах X1Zg+ - 21Zu+ (0.452 мкм) и аи+ - 23ng (0.437 мкм) [21,31]. Помимо них, в спектре проявляется широкая полоса поглощения в области 0.6 - 0.82 мкм, соответствующая переходу A1Zu+ - X1Zg+ димера натрия [30] (длинноволновый край этой полосы особенно резко проявляется при T > 850 К - см. рис.1). Кроме указанных полос, на коротковолновом краю спектра при Х< 0.38 мкм наблюдается увеличение поглощения, связанное с саттелитами полос поглощения на переходах X1Zg+ - 31Zu+ (0.38 мкм) и X1Zg+ -C1nu (0.367 мкм) [21,31], а также с близостью атомарного перехода 3S - 4P (X = 0.330 мкм).
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8]