Estimation of atomic density distribution in DC arc plasma using self-absorbed emission lines

Abstract

Self-absorbed spectral lines emitted by plasma were used for the determination of copper content in a free burning DC arc discharge. At the first step, the plasma temperature radial distribution was obtained by Boltzmann plot method using non-absorbed spectral lines. The distributions of spectral line contours in different spatial points of plasma emission were registered. At the next step, the numerical model was developed to describe the contours of Cu I spectral lines in the case of optically thick plasma. The copper content was obtained by fitting of the experimentally registered line profiles and numerically modelled profiles, taking into account the plasma self-absorption.

Содержание меди в свободно горящем дуговом разряде постоянного тока определяли с помощью самопоглощенных спектральных линий излучения плазмы. На первом этапе определяли радиальное распределение температуры плазмы с использованием не самопоглощённых спектральных линий методом диаграмм Больцмана. Регистрировали распределения контуров спектральных линий в различных пространственных точках излучения плазмы. На следующем этапе разработали числовую модель для описания контуров спектральных линий Cu I для оптически толстой плазмы. Содержание меди получали путем подгонки экспериментально зарегистрированных и численно моделируемых профилей линий с учетом самопоглощения в плазме.

Вміст міді у вільно існуючому дуговому розряді постійного струму визначали за допомогою само-поглинених спектральних ліній випромінювання плазми. На першому етапі визначали радіальний розподіл температури плазми з використанням не самопоглинених спектральних ліній методом діаграм Больцмана. Реєстрували розподіли контурів спектральних ліній в різних просторових точках випромінювання плазми. На наступному етапі розробили числову модель для опису контурів спектральних ліній Cu I для оптично товстої плазми. Вміст міді отримували шляхом підгонки експериментально зареєстрованих і чисельно модельованих профілів ліній із урахуванням самопоглинання в плазмі.