Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge
This work focuses on diagnosing the plasma in an electric arc discharge in an argon flow using optical emission spectroscopy. The method employed for determining the population of energy levels and the concentration of metal atoms based on the absolute values of emission intensity is described and v...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Problems of Atomic Science and Technology |
|---|---|
| Дата: | 2023 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196192 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge / A. Murmantsev // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 4. — С. 139-146. — Бібліогр.: 16 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862554207293276160 |
|---|---|
| author | Murmantsev, A. |
| author_facet | Murmantsev, A. |
| citation_txt | Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge / A. Murmantsev // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 4. — С. 139-146. — Бібліогр.: 16 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Problems of Atomic Science and Technology |
| description | This work focuses on diagnosing the plasma in an electric arc discharge in an argon flow using optical emission spectroscopy. The method employed for determining the population of energy levels and the concentration of metal atoms based on the absolute values of emission intensity is described and validated. The experimental setup includes a spectrograph and an RGB CMOS matrix as the emission registration device. By obtaining the absolute values of the spectral radiances of Cu I lines and considering the axial symmetry of the electric arc discharge, the local radiation intensity of these lines is determined. Radial distributions of copper atom concentrations are then calculated using the absolute values of emission intensities and the radial distribution of the excitation temperature, which is determined using the Boltzmann plots technique. Two methods are employed for calculating the atom concentra ions. The first method involves Boltzmann plots based on four spectral lines of Cu I and the corresponding excitation temperature. The second method determines the concentrations directly from the population of copper’s energy levels, which are derived from the absolute values of emission intensity of the Cu I spectral lines. The results obtained from these two methods exhibit a coincidence of within 20%, supporting the recommendation of this technique for plasma diagnostics in electric arc discharges.
Робота присвячена діагностиці плазми електродугового розряду в потоці аргону методами оптичної емісійної спектроскопії. Описано та апробовано метод визначення заселеності енергетичних рівнів та концентрації атомів металу із абсолютних значень інтенсивності випромінювання спектральних ліній. Дослідження проводили з використанням спектрографа та RGB CMOS матриці як пристрою реєстрації випромінювання. Отримано абсолютні значення спектральної яскравості ліній Cu I, та з урахуванням осьової симетрії електродугового розряду визначено їх локальну інтенсивність випромінювання. Із залученням абсолютних значень інтенсивності випромінювання та радіального розподілу температури заселення, визначеної методом діаграм Больцмана, отримано радіальні розподіли концентрацій атомів міді. Розглянуто два методи розрахунку концентрації атомів. А саме, розрахунок із діаграми Больцмана на основі чотирьох спектральних ліній Cu I та визначеної температури заселення. З іншого боку, концентрацію отримано із заселення енергетичних рівнів міді, визначених безпосередньо із абсолютних значень інтенсивності випромінювання цих спектральних ліній Cu I. Результати, отримані цими двома методами, збігаються в межах 20%, що дає підстави рекомендувати дану методику для діагностики плазми електродугових розрядів.
|
| first_indexed | 2025-11-25T21:31:28Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-196192 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-11-25T21:31:28Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Murmantsev, A. 2023-12-11T12:36:44Z 2023-12-11T12:36:44Z 2023 Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge / A. Murmantsev // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 4. — С. 139-146. — Бібліогр.: 16 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.70.-m, 52.80.Mg DOI: https://doi.org/10.46813/2023-146-139 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196192 This work focuses on diagnosing the plasma in an electric arc discharge in an argon flow using optical emission spectroscopy. The method employed for determining the population of energy levels and the concentration of metal atoms based on the absolute values of emission intensity is described and validated. The experimental setup includes a spectrograph and an RGB CMOS matrix as the emission registration device. By obtaining the absolute values of the spectral radiances of Cu I lines and considering the axial symmetry of the electric arc discharge, the local radiation intensity of these lines is determined. Radial distributions of copper atom concentrations are then calculated using the absolute values of emission intensities and the radial distribution of the excitation temperature, which is determined using the Boltzmann plots technique. Two methods are employed for calculating the atom concentra ions. The first method involves Boltzmann plots based on four spectral lines of Cu I and the corresponding excitation temperature. The second method determines the concentrations directly from the population of copper’s energy levels, which are derived from the absolute values of emission intensity of the Cu I spectral lines. The results obtained from these two methods exhibit a coincidence of within 20%, supporting the recommendation of this technique for plasma diagnostics in electric arc discharges. Робота присвячена діагностиці плазми електродугового розряду в потоці аргону методами оптичної емісійної спектроскопії. Описано та апробовано метод визначення заселеності енергетичних рівнів та концентрації атомів металу із абсолютних значень інтенсивності випромінювання спектральних ліній. Дослідження проводили з використанням спектрографа та RGB CMOS матриці як пристрою реєстрації випромінювання. Отримано абсолютні значення спектральної яскравості ліній Cu I, та з урахуванням осьової симетрії електродугового розряду визначено їх локальну інтенсивність випромінювання. Із залученням абсолютних значень інтенсивності випромінювання та радіального розподілу температури заселення, визначеної методом діаграм Больцмана, отримано радіальні розподіли концентрацій атомів міді. Розглянуто два методи розрахунку концентрації атомів. А саме, розрахунок із діаграми Больцмана на основі чотирьох спектральних ліній Cu I та визначеної температури заселення. З іншого боку, концентрацію отримано із заселення енергетичних рівнів міді, визначених безпосередньо із абсолютних значень інтенсивності випромінювання цих спектральних ліній Cu I. Результати, отримані цими двома методами, збігаються в межах 20%, що дає підстави рекомендувати дану методику для діагностики плазми електродугових розрядів. This work has been carried out within the framework of the EUROfusion Consortium, funded by the European Union via the Euratom Research and Training Programme (Grant Agreement 101052200-EUROfusion). Views and opinions expressed are however those of the author(s) only and do not necessarily reflect those of the European Union or the European Commission. Neither the European Union nor the European Commission can be held responsible for them.
 Moreover, the author considers it an honour to express his gratitude to Prof. A. Veklich for supervising and reviewing the work, to V. Boretskij, M. Kleshych, S. Fesenko, and V. Telega for assistance in conducting the experiment and obtaining the results. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Problems of Atomic Science and Technology Gas discharge, plasma-beam discharge and their applications Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge Дослідження просторового розподілу домішок парів металів у плазмі електродугового розряду Article published earlier |
| spellingShingle | Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge Murmantsev, A. Gas discharge, plasma-beam discharge and their applications |
| title | Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge |
| title_alt | Дослідження просторового розподілу домішок парів металів у плазмі електродугового розряду |
| title_full | Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge |
| title_fullStr | Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge |
| title_full_unstemmed | Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge |
| title_short | Investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge |
| title_sort | investigation of spatial distribution of metal vapours admixtures in the plasma of an electric arc discharge |
| topic | Gas discharge, plasma-beam discharge and their applications |
| topic_facet | Gas discharge, plasma-beam discharge and their applications |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196192 |
| work_keys_str_mv | AT murmantseva investigationofspatialdistributionofmetalvapoursadmixturesintheplasmaofanelectricarcdischarge AT murmantseva doslídžennâprostorovogorozpodíludomíšokparívmetalívuplazmíelektrodugovogorozrâdu |