Temperatures.ru Дискуссионный форум temperatures.ru
все о датчиках температуры - первый универсальный русскоязычный портал
 
 FAQFAQ   ПоискПоиск   ПользователиПользователи   ГруппыГруппы   РегистрацияРегистрация 
 ПрофильПрофиль   Войти и проверить личные сообщенияВойти и проверить личные сообщения   ВходВход 

Состояние исследований по спектральной пирометрии

 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Дискуссионный форум temperatures.ru -> Измерения температуры в промышленности и науке – радиационные термометры
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
Александр Магунов



Зарегистрирован: 23.03.2008
Сообщения: 91

СообщениеДобавлено: Сб Май 29, 2010 2:11 pm    Заголовок сообщения: Состояние исследований по спектральной пирометрии Ответить с цитатой

За полтора года, прошедших после написания обзора по спектральной пирометрии (ПТЭ, 2009, №4), появились статьи, в которых обсуждаются новые результаты и ранее нерешенные вопросы. Краткое содержание некоторых работ приведено ниже.

Новые приборы и установки
В Центре ядерных исследований (Израиль) создан спектропирометр для регистрации спектров теплового излучения в интервале длин волн 1.2-3.4 мкм и измерения температур от 400 К (для кремниевой ПЗС-линейки нижняя температурная граница лежит вблизи 1000 К).
В Институте Карнеги (Вашингтон, США) создан микроскоп для изучения вещества при сильном сжатии (в алмазных наковальнях) и лазерном нагреве (на длине волны 1.06 мкм) с системой регистрации спектра теплового излучения исследуемого образца в интервалах длин волн 200-800 и 1300-1600 нм. Температура образца зависит от мощности излучения греющего лазера, диапазон измеряемых температур от 500 до 5000 К. В статье приведены три спектра излучения и результаты определения температур по модели серого тела, получены значения Т = 545, 658 и 848 К с погрешностью 1-1.5 К.
В Институте экспериментальной минералогии РАН (Черноголовка) создают новую установку с алмазными наковальнями для сжатия и лазерного нагрева вещества (YAG:Nd лазер, мощность 100 Вт). Для термометрии нагретых образцов по непрерывному спектру излучения и на основе модели серого тела предполагается использовать малогабаритный волоконно-оптический ПЗС-спектрометр USB 4000 с кремниевой линейкой Toshiba (3648 пикселов), рабочий диапазон спектра от 200 до 1000 нм.

Наноразмерные серые излучатели
В Калифорнийском университете исследовано свечение нагретой многослойной углеродной нанотрубки. Нагрев в вакууме осуществляли пропусканием тока, для этого методом литографии нанотрубку прикрепили к золотым проводникам. Показано, что спектры теплового излучения нанотрубки при различных токах подобны спектрам черного тела. Определена температура светящейся нанотрубки, она лежит в интервале от 1550 до 2000 К, в зависимости от тока. Приведены тепловые микроизображения “лампы накаливания”, выполненной на основе многослойной углеродной нанотрубки.
В Университете Гонконга проведены измерения температуры одностенных углеродных нанотрубок, нагреваемых лазерным излучением (длина волны 780 нм). Спектры излучения нанотрубок регистрировали в интервале длин волн от 600 до 2200 нм, все спектры подобны планковским. Для разных уровней мощности лазера получены температуры нанотрубок от 1200 до 1460 К.
Как показано в Университете Райса (Хьюстон, США), не только нанотрубки, но и платиновая нанопроволока при температуре вблизи 1000 К является серым излучателем (длина проволоки 1030 нм, ширина 180 нм, толщина 15 нм). При пропускании тока (плотность тока порядка 0.1 МА/см2) зарегистрированы спектры излучения в интервале длин волн 700-900 нм, спектры соответствуют температурам 931, 962 и 1001 К. В статье рядом с экспериментальными спектрами приведены планковские спектры. Видно, что имеются небольшие расхождения, но пока неясно, чем они вызваны. При температурах, меньших 900 К, отношение сигнал/шум меньше единицы.
Опубликована статья (авторы из Сеульского нац университета, Юж.Корея, и других организаций) по измерению температуры наночастиц окислов кремния, образующихся в пламени. Температура, определение которой проведено по непрерывным спектрам излучения пламени с помощью модели серого излучателя, превышает 2000 К.
В Университете Базиликата (Италия) при лазерной абляции карбида ванадия зарегистрированы непрерывные спектры свечения плазменного факела, обусловленные присутствием в плазме наночастиц испаренного вещества. Спектры получены в интервале длин волн 380-830 нм, они подобны планковским. По спектрам вычислена температура наночастиц в плазменном факеле T = 3770 ± 10 K. Для наночастиц при абляции карбида тантала получена температура T = 3840 ± 50 K.

Другие объекты спектральной пирометрии
Продолжаются работы (опубликовано всего примерно 30 статей) по определению температуры в сходящихся ударных волнах. Температура при коническом схлопывании пузырьков газа, вычисленная по спектру в приближении серого тела, достигает 5500 К (измерения проведены в Университете Хэбей, КНР).
В статье из Университета Нанкин (КНР) приведены три экспериментальных спектра сонолюминесценции (свечения ионизированного газа в сжатом сферическом пузырьке) в интервале длин волн 300-700 нм, получена зависимость температуры пузырька от концентрации кислоты в водном растворе. Температура падает от 30 кК для чистой воды до 10 кК для 98% (вес.) содержания кислоты в растворе.
В совместной работе сотрудников Токийского университета и Университета Окаяма (Япония) наночастицы, полученные плазмохимическим синтезом, сжимали в алмазных наковальнях и нагревали YAG лазером, при этом получили новый материал (карбонитрид). Температуру при сжатии и нагреве измеряли методом спектральной пирометрии, получены значения от 1200 до 1700 К при разных уровнях мощности лазера.
В Одесском университете изучены спектры излучения пылевого факела с алюминиевыми микрочастицами (размером 5 мкм). Температуру частиц в факеле определяли по непрерывному спектру излучения, спектр является серым. При разных концентрациях горючего получены температуры частиц от 2930 до 3100 К с погрешностью примерно 100 К.

Влияние пространственной неоднородности температуры
Влияние неоднородной (в области визирования) температуры объекта на регистрируемый спектр проявляется в эксперименте по СВЧ разряду на поверхности и изучено с помощью моделирования (совместная работа ИОФРАН и НИИПМТ, Москва). Если диапазон длин волн, в котором регистрируется излучение объекта, достаточно широк (порядка 1000 нм), особенности спектра позволяют сделать вывод о неоднородности температуры объекта, и в некоторых случаях оценить как максимальную, так и среднеарифметическую температуру.
В случае, когда спектр регистрируется в узком интервале длин волн (250-300 нм), полученный спектр может быть подобен спектру черного тела даже для заведомо неоднородного объекта (напр., газового пламени), как показано в работе НИИПМТ (www.ioffe.ru/journals/jtf/2010/07/page-78.html.ru). В этом случае температура, вычисляемая по спектру, меньше максимальной температуры объекта примерно на 10%.
При пирометрии стенок токамака, нагретых плазмой, установлено, что присутствие микроскопических горячих пятен приводит к получению более высоких температур при измерении в коротковолновой и более низких при измерении в длинноволновой области спектра, как показано в совместной работе сотрудников КАЭ (Франция) и Лаборатории Калэм (Великобритания).

Новое из литературы давно прошедших лет
Оказалось, что среди исследовательских групп, применявших спектральную пирометрию еще 25 лет назад, была и группа из Одесского университета. К сожалению, их публикации по спектральной пирометрии выходили не в методическом и не в центральном журнале, а в университетском сборнике (Физика аэродисперсных систем), поэтому остались неизвестными широкому кругу заинтересованных в измерении температуры. Авторам было интересно горение, а не измерительный метод. Статья других авторов по тому же вопросу, вышедшая на 2 года позже, но в более известном издании по физике высоких давлений (США), собрала большое количество ссылок, т.е. намного сильнее повлияла на развитие исследований.
Отступление от темы
Общенаучное воздействие методических работ бывает разным. Среди статей - “классиков цитирования” (набравших более 500 ссылок) высок процент методических работ. Но первыми правильно оценить вероятное воздействие всегда должны сами авторы. Через много лет бесполезно говорить, что первыми были эти, а не те. Первыми становятся те, кто оказали наиболее существенное влияние на развитие и распространение метода, получили с его помощью новые результаты. Возможно, метод спектральной пирометрии показался авторам из Одессы очевидным. Но можно сказать иначе: в 1985 г. они не увидели перспектив, не заметили ряда неясных и сомнительных вопросов, требовавших решения и публикаций в широко читаемом методическом журнале. Кажется очевидным, что число ссылок на эту же статью в ПТЭ было бы весьма большим.

Вывод
Спектральная пирометрия развивается как в предметном, так и в методическом направлениях. В скором будущем появится сообщение о результатах исследований физического смысла модели серого излучателя и условий ее применимости.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Дискуссионный форум temperatures.ru -> Измерения температуры в промышленности и науке – радиационные термометры Часовой пояс: GMT + 4
Страница 1 из 1

 
Перейти:  
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах


Powered by phpBB © 2001, 2002 phpBB Group
subRed style by ktauber
Русская поддержка phpBB