Отношения спектральных линий - Spectral line ratios

Анализ отношений интенсивностей линий - важный инструмент для получения информации о лабораторной и космической плазме. В эмиссии спектроскопия, то интенсивность спектральных линий может предоставить различную информацию о плазма (или же газ ) условие. Его можно использовать для определения температура или же плотность плазмы. Поскольку измерение абсолютной интенсивности в эксперименте может быть сложной задачей, соотношение различных интенсивностей спектральных линий также может использоваться для получения информации о плазме.

Теория

Интенсивность излучения атомный переход из верхнего состояния в нижнее состояние дается в ${\displaystyle erg/cm^{3}s}$:^[1]

${\displaystyle P_{u\rightarrow l}=N_{u}\ \hbar \omega _{u\rightarrow l}\ A_{u\rightarrow l}}$ ,

куда:

• ${\displaystyle N_{u}}$ - плотность ионов в верхнем состоянии,
• ${\displaystyle \hbar \omega _{u\rightarrow l}}$ это энергия излучаемого фотона, которая является продуктом Постоянная планка и частота перехода,
• ${\displaystyle A_{u\rightarrow l}}$ это Коэффициент Эйнштейна для конкретного перехода.

Население атомные состояния N обычно зависит от температуры и плотности плазмы. Как правило, чем горячее и плотнее плазма, тем выше атомные состояния заселены. Таким образом, наблюдение или несоблюдение спектральных линий от определенных видов ионов может помочь дать приблизительную оценку параметров плазмы.

Более точные результаты можно получить, сравнив интенсивности линий:

${\displaystyle {\frac {P_{u_{1}\rightarrow l_{1}}}{P_{u_{2}\rightarrow l_{2}}}}={\frac {N_{u_{1}}\omega _{u_{1}\rightarrow l_{1}}A_{u_{1}\rightarrow l_{1}}}{N_{u_{2}}\omega _{u_{2}\rightarrow l_{2}}A_{u_{2}\rightarrow l_{2}}}}}$ ,

Частоты переходов и коэффициенты переходов Эйнштейна хорошо известны и перечислены в различных таблицах, как в NIST База данных атомных спектров. Часто бывает, что атомное моделирование ^[2] требуется для определения плотности населения ${\displaystyle N_{u_{1}}}$ и ${\displaystyle N_{u_{2}}}$ как функция плотности и температуры. А для определения температуры плазмы в тепловом равновесии Уравнение Саха и Формула Больцмана может быть использована, зависимость плотности обычно требует атомарного моделирования.

Смотрите также

• Плазменная диагностика
• Спектральная линия

внешняя ссылка

• База данных атомных спектров NIST

Рекомендации

1. Зальцманн, Д. (1998). Атомная физика в горячей плазме. Oxford University Press. п. 149. ISBN  978-0-19-510930-6.
2. Ральченко, Ю. V .; Марон, Ю. (2001). «Ускоренная рекомбинация из-за резонансного высвечивания метастабильных состояний». J. Quant. Спектр. Рад. Передача. 71 (2–6): 609–621. arXiv:физика / 0105092. Bibcode:2001JQSRT..71..609R. CiteSeerX  10.1.1.74.3071. Дои:10.1016 / S0022-4073 (01) 00102-9.

Категория: Спектроскопия