SCB火工品等离子体温度特性测试+文献综述(8)
（2.3）
跃迁产生的谱线强度（Iim）：
（2.4）
vim为发射光谱线频率，总结以上公式，可得到谱线强度：
（2.5）
式中，Iim为i与m之间的跃迁产生的谱线强度；N0为单位体积内处于基态的原子数；Aim为i与m之间的跃迁几率；h为普朗克常数；vim为跃迁产生的谱线频率。
对于同种原子的两条谱线而言，两条谱线的强度比应满足下式：
（2.6）
式中I1和I2分别为两条谱线的发射光谱强度；A1和A2为跃迁概率；g1和g2为统计权重；λ1和λ2为两谱线的波长，E1和E2为两谱线激发态能量，k为Boltzmannn常数，T为等离子体电子温度。参数A，g和E值可以从光谱常数表，化学或物理常数手册中查到。通过试验测定出两条谱线强度后，带入相关常数值就可以得到等离子体的电子温度。
对式（2.6）两边取对数得：
利用式（2.8）可以计算得到等离子体温度随时间的变化，其中，T为SCB等离子体的激发温度也是离子温度，ne为等离子体的电子密度，λ为光谱线的波长，g为谱线的上能级统计权重，A为跃迁几率，I为相对发射强度，E为谱线激发电位，k为Boltamann常数。主要的光谱常数[61]见表2.1。
表2.1 Cu原子谱线的光谱参数值
Wavelength
λ/nm Energy level
/cm-1 State weight
(gk) Trastion probability
A(×108s-1) Uncertainties
(％)
510.55 30784 4 0.020 25
521.82 49942 6 0.75 25
电容放电激励模式下，典型SCB火工品两端的电流、电压、原子发射光谱强度变化曲线如图2.7所示，该图的试验条件为47μF电容、60V充电电压。
图 2.7 47μF-60V条件下SCB两端的电压、电流的变化曲线
如图2.7所示，曲线a代表的SCB发火时的电流信号，曲线b代表的是SCB发火时的电压信号，λ1和λ2都代表相对发射强度，将λ1，λ2分别代入式（2.8）即可得出等离子体温度。发火时间Δt为从0时刻到t1时刻之间的时间间隔，对这段时间间隔进行积分即可得到SCB发火所需能量ΔE。
从图2.7可以看出， SCB发火过程中的电压随时间的变化出现了两个峰值，尤其是第二个电压峰值上升得非常陡峭。根据文献[62]将SCB的作用过程分为以下四个阶段。
（1）SCB升温阶段：电压迅速上升并在约0.3μs时达到第一峰值的最高点。文献表明，在此阶段的高速摄像机记录的图像中，并没有明显的变化。达到的首次电压峰值略小于充电电压值。
（2）SCB熔化阶段：在到达第一峰值后电压迅速下降，但是电压下降的幅度并没有SCB升温阶段的陡峭，并在约1μs时到达峰谷。文献表示[63]，在此阶段的SCB产生熔化，发生相变。电阻下降是导致电压下降的直接原因。
（3）SCB汽化阶段：1μs后电压迅速升高，并在约2μs时达到第二次电压峰。第二峰值高于第一个峰值。在第三阶段汽化末时，动态电阻猛然增加，此时所施加的方波脉冲满足合适的条件，就引起等离子体放电，SCB产生光，文献[63]比较了光电二极管测得的光产生时间与第二次电压峰值也一致。产生第二次电压峰值即产生等离子体。
下一篇：锌镍合金电镀工艺的研究+文献综述