第34卷，第6期 2014年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
低气压闭式等离子体放电实验及光谱诊断
林敏，徐浩军，苏
、晨，梁华，魏小龙
710038
空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室，陕西西安
Vol. 34 , No, 6 , pp1594-1598
June,2014
低气压环境下进行了放电实验。采用发射光谱法，测量了密闭腔体内部厚度方向上的Ar谱线强度，并将碰撞-辐射模型计算得到2力能级上的布居分布比值，将其与从光谱数据申得到的布居分布比值进行比较，当差异值最小时，即可确定相应的等离子体参数。通过对电子温度在1～5eV范围内的2p9和2p1能级布居分布比值进行计算，分析了理撞-辐射模型计算可能存在的误差。实验结果表明，在厚度方向上，封闭式腔体中的等离子体电子密度达到101cm-3量级且呈一定的梯度分布，但变化幅度不大，其分布情况有利于等离子
体隐身技术的应用。关键词
闭式等离子体；发射光语；氢气放电；碰撞-辐射模型；电子密度；等离子体隐身
中图分类号：V218；0657.3
引言
文献标识码：A
等离子体隐身技术是指利用磁化或非磁化冷等离子体来
规避雷达探测系统的一种新技术，其基本思路是通过等离子体对电磁波具有可控的吸收、散射及反射特性，减小返回到雷达接收机的能量，使探测系统难以慎察发现，从而达到武器装备隐身的目的1-幻。针对飞行器局部隐身，主要的难点包括在目标表面难以形成持续稳定的等离子体层和低空开放环境中等离子体不易产生并维持，为此文献[3］提出了闭式等离子体隐身技术的概念。
发射光谱法作为一种非扰动式的实验手段，被广泛应用
于等离子体诊断。与其他诊断方法比较，县有适用范围产，操作相对简单、干扰小等优点，对不同尺寸、均匀或非均匀等离子体都可准确诊断+门。设计了一种密闭式的等离子体发生装置，以氢气为工质气体，进行了等离子体放电实验，并利用发射光谱法，运用碰撞-辐射模型（collisional-radiative modal，CRM)研究了该发生装置内部的等离子体电子温度和电子密度的分布特性
收稿日期：2013-04-12，修订日期：2013-07-25
基金项目：国家自然科学基金项目(51276197)资助
DOI: 10, 3964/j. issn, 1000-0593(2014)06-1594-05 1实验部分
实验装置主要由密闭放电腔、真空装置、放电电路和测量装置四部分组成，如图1所示，密闭发生器腔体是一个由厚度为1cm的玻璃胶合压制而成的长方体，其内部空腔尺寸为长8cm，宽8cm，高2cm，在腔室两侧面分别设置外径 15.8mm的高酬硅玻璃管以安装真空观管接头。将玻璃管错开地固定在两侧，可以尽量保证腔体内部气压均衡。由气源气瓶向腔体一端充人纯度为99.99%的氢气，另一端连接真空机械泵进行抽气，腔体内极限气压值为27Pa。实验电极为95mmX20mmX1.5mm的铜电极，分别置于腔体相对的两侧。选用微秒脉冲等离子体电源，输出电压020kV 可调，脉冲宽度为8~20μs，最大放电频率为30kHz。通过高压探头TektronixP6015A测量放电电压，由TCP312+ TCPA300电流探针组合得到放电电流。采集到的电信号由 DP04104数字示波器记录并存储.放电等离子体发出的光经由光纤导人光谱仪AvantesAvaspec-USB2，由与其连接的计算机控制数据的采集与存储。通过调节光纤探头，在腔体厚度方向上选取4，8，12和16mm四个位置定点测量等离子体发射光谱的谱线强度。
作者简介：林，1988年生，空军工程大学航空航天工程学院博士研究生
e-mail : Im-acad@ sina, com