B. Helberの研究はフランダースの（＃111529を関係書類、IWT）​​科学技術によって革新庁のフェローシップでサポートされている、と欧州研究評議会によるTEマギンの研究はグラント＃259354開始されます。我々はプラズマトロンのオペレータとしての彼の貴重な助けのために氏P.コリンを認めます。我々は感謝して試験材料を提供するためのかつ有益サポートのためにジョージ法とスティーブンEllacottを認めます。

The authors have nothing to disclose.

このプロトコルは、高エンタルピー流れの熱防護材を反応させる材料特性評価のための手順を説明し、炭素結合した炭素繊維（CBCF）前駆体を切除、非熱分解で得られた試​​料の結果を示します。 CBCF材料が提示された技術の究極の目標であり、そのようなPICAやAstermなどの低密度炭素 - フェノールablators、用硬質前駆体に非常に類似しています。コントロールのライセンスをエクスポートするために限定されるものではないので、CBCF材料の主な利点は、その低価格とオープン可用性です。これは、他の研究機関を簡単に生CBCF材料を得ることができるように著者のアプローチを提示するために選択しました。この公報では、著者らは、他の研究室との比較を容易にする、比較的簡単な標準手順の定義を想定しています。 コア技術は、トンの材料不況とプロービングを追跡するための非侵襲な方法であります発光分光法により反応性境界層中の彼は化学。高速撮像の適用は簡単な技術であるが、注意は、カメラシステムの整列と予想表面輝度で撮影する必要があります。数マイクロ秒程度の短い露光時間は、カメラセンサの飽和を回避するのに役立ちます。 アブレータ不況のためのいくつかの写真測量技術はLöhle ら 34によって例えば、文献に報告されています。彼らは、より高い解像度で全体アブレータ表面の撮像に私たちの技術に優れています。著者は、私たちの仕事に提示技術よりもほぼ1桁高い21ミクロンの解像度を、述べます。しかし、写真測量セットアップ、キャリブレーション、および後処理のインストールは時間がかかる（著者は1日/テストをレポート）、および2つの独立したカメラを使用する必要がある場合、2つの光ポートが必要です。高n個を必要とするテストキャンペーン試験サンプルのアンバーは、このアプリケーションは非常に高価にします。このプロトコルで提示された技術は、簡単にセットアップされ、後処理は、既存の数値のツールで行うことができます。私たちの技術は、 その場で表面不況を次の目標目的に会いました。我々の技術の精度をさらに高くカメラの解像度や光学系の高い焦点距離と共に増加することができます。材料分析は、表面細部の高い空間分解能を必要とする場合は、私たちは、写真測量技術の雇用を示唆しています。 注意は、光学発光分光法（OES）用の光学系の位置合わせ及び較正で撮影する必要があります。この技術は、視線測定に限定され、プロービングは、電子的に励起原子や分子に拘束されています。しかし、そのシンプルさと投資に対する高いリターンは、まだそのような場合の例レーザー誘起蛍光（LIF）分光法のための、より精巧な技術を渡って支配しますアブレーション解析中に表面近傍に行うことが難しいです。 LIFスペクトルが正常血漿自由流れ39,40における基底状態種集団の調査に適用されているが、境界層におけるLIF測定は比較的まれです。ホットたSiC試料の前でのSiOの測定はファイグル41によって報告されているが、表面を切除するため、まだ行われていません。アブレータの後退面が境界層に長い測定時間を禁止します。これとは別にによる特定のコンポーネントの数が多いと非常に高価なLIFシステムです。 アブレーション生成物の空間的および時間的な進化は、比較的簡単に発光分光法により行うことができる本書のために重要です。 3つの低分解能、広い範囲の分光計は、アブレーションテスト中に存在する複数の原子や分子を検出するのに役立ちました。光学診断ベンチは集光レンズで構成され、2ミラーS、三分光計のそれぞれについて1つの光ファイバ。これは、光が、レンズにより集光されたことを除いて、光ファイバに到達していないことを、光学セットアップのために重要でした。 熱分解材料が検討されている場合は、多数の炭化水素は、例えば水素（バルマーシリーズ、HαとHのβ）用として、燃焼炎中に偏在している材料によって排出され、C 2（スワンシステム）、CH、OH、 NH 42。これらは、この設定を用いて検出することができます。いくつかの研究グループは、最近の周りに切除熱遮蔽材19,22,43,44を形成する反応性の境界層を分析するために発光分光法を適用しています。マクドナルドらは 、誘導結合プラズマで22予め形成されたアブレーションテスト。セットアップは、私たちのセットアップに使用分析計によって提供さ解像度よりも低い1.16 nmでのスペクトル分解能と同様の低解像度の分光計で構成されていました。彼らの初期のTESテスト中の立ち上がりの表面温度によって示されるように、Tサンプル形状は、強いエッジのアブレーションが発生し、シリンダました。したがって、境界層の熱化学状態は、おそらく時間平均分析を複雑に、実験中に変更します。我々の分析のために使用される半球状の試験試料は、エッジ切除を経験し、30時にその形状を維持していなかった- 90秒の試験時間45。 ヘルマンら 44は、発光分光法を適用する電磁流体発電アークジェット施設における放射線アブレーションカップリング上の最初の結果を提供します。このトピックに関する長時間地上試験設備における多くの研究がなされていなかったので、これは科学界のために高い関心があります。残念ながら、熱分解材料の前に放射の時間的な挙動が報告されていません。茶によって、120 nmの波長のセグメントからの後処理中に完全なスペクトルに連結されたナノメートルの範囲300〜800におけるそれらのスペクトル使用する分光器の中心波長をnging。したがって、いくつかのスペクトルは、全スペクトル範囲をカバーするために経時的に採取しました。その場合のアブレーション材料、CBCFプリフォームとAstermは、一過性の熱分解ガスの噴出と表面アブレーションの両方によって引き起こされる強い時間的挙動を経験した場合、これは時間的に平均スペクトルを改ざんすることがあります。 私たちの仕事で提示分光器の一つの利点は、このように、通常、最も低い解像度で120nmの最大範囲という結果に、分光器のスリットと比較して広いスペクトル範囲（200-900 nm）です。一つの買収で観察広いスペクトル範囲は、このような水素含有種（OH、NH、CH、H）、炭素の貢献者（C、CN、Cなどのアブレーションと熱分解プロセスから生じる、境界層内の様々な種の観察を可能にします2）、および汚染物質（のNa、Ca、K）。単一種の遷移が重要である場合には、高解像度のスリット分光器は、APPLであってもよいですヘルマンらによって行われたように、さらに完全なラジアル発光プロファイルのスキャンを可能にする、IED 44 実験データのアプリケーションは、例えば、結合されたCFD材料レスポンスコードの検証です。アブレーション境界条件と停滞ラインコードは、最近VKIプラズマトロン46における球体のよどみ線に沿って流れ場の再生にVKIで開発されました。シミュレートされたプロファイルを有する実験的境界層の発光の予備的比較は、他の場所45に提示しました。 試験した試料のマイクロ分析は、空気、窒素プラズマ中の炭素繊維の異なる劣化現象を示しました。低圧（15ヘクトパスカル）でほぼ同一の景気後退速度によって示唆されたようにアブレーションされた繊維の観察つらら形態はさらに、拡散制御アブレーションの仮定を支持しました。また、ABSE内部材料の酸化のNCEは、多孔質の試験試料への流入またはホット境界層ガスの拡散に対して主張しています。このような内部酸化は、ウェンらによって数値的に研究した。PICA 47、破砕48,49の形で、例えば、材料の機械的な故障を引き起こし、弱い繊維構造につながる可能性があります。したがって、我々は非常に熱シールド用途のための多孔質炭素複合材料の高エンタルピー試験と共に一般的なマイクロスケール分析を示唆する。マイクロスケール解析の究極の目標は、炭素繊維固有の反応性の識別であろう。パネライら 50により行うように空間的に分解された画像は、マイクロトモグラフィーにより、例えば、そのような分析を進めることができました。材料コードは51 .Thisコードが新しいトールを利用したアブレーション複合材料の詳細な熱応答複合体をシミュレートするために、不連続ガラーキン離散化を使用してVKIで開発されましたウワーッ物理化学的ライブラリー変異++は 、有限速度気相化学および均質/異種のガス/ガス-固体の平衡化学52の両方の計算を含む、ガス混合物の熱及び輸送特性を与えます。私たちは、多孔質媒体のマイクロスケールの状態を表現することが可能である材料応答コード、に私たちの実験データの比較を想定しています。

2012年8月6日に、NASAのマーズ・サイエンス・ラボラトリー（MSL）のミッションが正常に火星の表面にローバーを上陸させました。このローバーは、すでに化学および鉱物学分析のための自動試料採取システムを含みます。長くないの後、2014年11月12日に、ロボット欧州宇宙機関着陸船フィラエは彗星の最初のソフトランディングを達成しました。これらの例は、次のステップは、同定することで開発し、かつ安全に地球に火星や小惑星のサンプルを返すために必要な技術を認定することを示しています。現在、アブレーション材料は、超高速の入力時に重度の加熱から宇宙船を遮蔽するようなサンプルリターンの熱保護システム（TPS）、のための唯一のオプションです。残りの固体材料は、車両下部構造1,2を絶縁しながら化学とablatorsの物理的な分解は、質量損失および不況に熱エネルギーを変換します。このプロトコルを通じて提示される方法で、我々は欲しいです設計の不確実性を低減し、新たな熱化学的アブレーションモデルを開発することにより、熱シールドの信頼性を向上させる継続的な努力に新たな実験データと寄与する。 惑星探査や宇宙船のアブレーション熱防御材料（TPM）のエンジニアの高い性能特性を達成するために複合材3,4の広い範囲を利用します。 TPMは、一般的にアブレーション、熱分解として機能するように、剛性の前駆体充填マトリックスで構成され、合理的な機械的特性を有する低重量での絶縁材料されています。フェノール樹脂を含浸させた炭素繊維プリフォームからなる高速エントリミッション用の多孔質軽量ablatorsの新しいファミリーの現在の例としては、NASA 5,6、および欧州アブレータのAsterm 7によって開発PICA（フェノール含浸炭素アブレータ）です。産業界と共同で宇宙機関に加えて、いくつかの研究グループは、学術レフで開始しました12 -例えば参照、新しい軽量ablatorsを製造し、特徴づけるelは2,8を参照します。 大気圏突入時には、衝撃加熱ガスからの熱流束の一部は、熱シールドの内側に転送され、バージン材は、次の2つのメカニズム以下の形質転換される：熱分解は、次第にの約50％を失って、低密度、多孔質炭にフェノール樹脂を炭化しますその質量は、蒸発により熱分解ガスを生成します。熱分解ガスは、拡散およびそれらの分解に起因する圧力上昇により材料から輸送されます。これらは、吹き付けによる熱交換のためのさらなる障壁を提供し、境界層の中に排出し、さらなる化学反応を受けます。マトリックスのためのこのようなフェノール樹脂のようなポリマーの使用は、それによって、エネルギーを吸収し、その吸熱分解性を利用して、他の成分のためのバインダーとして働きます。第2の変換現象炭化樹脂残りの炭素繊維からなる炭化層の切除です。これは、完全に材料の後退をもたらす、例えば破砕などの異種の化学反応、相変化、および機械的侵食によって促進されます。 材料モデリング13,14で利用可能なフライト過去の任務中に材料の性能に関するデータ、および努力にもかかわらず、宇宙船への熱流束の予測は重要な問題です。プラズマ風トンネル内の地上試験は、現在、熱保護材の資格のための唯一の手頃な価格のオプションです。さらに、新たなマルチスケール材料の応答モデルは、考慮材料15,16の新しいクラスの多孔質微細構造を取るために提案されています。これらのモデルは、それらの開発と検証のための大規模な実験データが必要です。 材料特性評価のために使用されている施設は、最も一般的にアーク加熱&lt;17であり/ SUP&gt; - 20または誘導は、大気再突入のシミュレーションのための理想的な試験ガスとして空気で高いガスエンタルピーを提供21,22松明を、結合されました。誘導結合プラズマ（ICP）結合亜音速1.2MW・フォン・カルマン研究所（VKI）でのプラズマトロン施設のトーチは、広範囲の圧力のためのテスト・オブジェクトのよどみ点境界層における大気中のエントリのaerothermodynamic環境を再現することができ、 25 -熱は23フラックス 。大規模な数値再建手続きは局所熱伝達シミュレーション（LHTS）コンセプト26,27に基づいて、実際の再突入飛行条件に地上試験データの境界層および外挿の詳細な特性を提供しています。 我々は、再突入飛行のよく特徴付けられたプラズマガス環境の代表で多孔質炭素繊維前駆体の材料特性評価のための手順を提示します。プラズマ自由流れcharacterizaションは、このプロトコルの一部ではありませんが、他の場所で28見つけることができます。侵入型および非侵入型技術の総合的な実験は、高温プラズマ流に暴露された材料のin-situでの分析のために統合されました。これらの切除実験の結果は、すでに発表され、広く別の参照28で議論されました。このプロトコルは、実験技術、施設で、インストール、およびデータ分析のための手順に関する詳細な情報を提供することを意味します。本書の対象ユーザーは多様である。一方では、この出版物は、材料コードの開発者および熱保護材料の技術者のための施設の特性の理解を改善するための実験方法と手順より深い洞察を提​​供することを意味します。一方、同様の設備を備えた研究室の実験者は、データ再生と比較のために取り組まれており、ablatのデータベースを拡張します広い熱流束と圧力範囲にアイブ材料応答。

<table><tbody><tr><td>Carbon-bonded carbon fiber preform</td><td>MERSEN (CALCARB)</td><td>CBCF 18-2000</td><td>sample shape was a hemisphere of 25&amp;nbsp;mm radius attached to a 25&amp;nbsp;mm cylinder</td></tr><tr><td>UV-VIS-NIR Spectrometer</td><td>Ocean Optics&amp;nbsp;</td><td>HR4000</td><td></td></tr><tr><td>Optical fiber</td><td>Ocean Optics</td><td>QP600-2-SR/BX,</td><td>modified fiber cladding for fixation</td></tr><tr><td>SpectraSuite</td><td>Ocean Optics&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lens, plano-convex</td><td>Ocean Optics</td><td>LA4745, 750&amp;nbsp;mm focal length</td><td></td></tr><tr><td>Two-color pyrometer</td><td>Raytek</td><td>Marathon Series MR1SC</td><td></td></tr><tr><td>Digital Delay Generator</td><td>Stanford Research Systems</td><td>DG535</td><td></td></tr><tr><td>High-speed camera&amp;nbsp;</td><td>Vision Research&amp;nbsp;</td><td>Vision Research Phantom 7.1</td><td></td></tr></tbody></table>

emission spectroscopic boundary layer investigation during ablative material testing in plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution for future high-speed reentry missions. But despite the advancements made since Apollo, heat flux prediction remains an imperfect science and engineers resort to safety factors to determine the TPS thickness. This goes at the expense of embarked payload, hampering, for example, sample return missions. 
Ground testing in plasma wind-tunnels is currently the only affordable possibility for both material qualification and validation of material response codes. The subsonic 1.2MW Inductively Coupled Plasmatron facility at the von Karman Institute for Fluid Dynamics is able to reproduce a wide range of reentry environments. This protocol describes a procedure for the study of the gas/surface interaction on ablative materials in high enthalpy flows and presents sample results of a non-pyrolyzing, ablating carbon fiber precursor. With this publication, the authors envisage the definition of a standard procedure, facilitating comparison with other laboratories and contributing to ongoing efforts to improve heat shield reliability and reduce design uncertainties.
The described core techniques are non-intrusive methods to track the material recession with a high-speed camera along with the chemistry in the reactive boundary layer, probed by emission spectroscopy. Although optical emission spectroscopy is limited to line-of-sight measurements and is further constrained to electronically excited atoms and molecules, its simplicity and broad applicability still make it the technique of choice for analysis of the reactive boundary layer. Recession of the ablating sample further requires that the distance of the measurement location with respect to the surface is known at all times during the experiment. Calibration of the optical system of the applied three spectrometers allowed quantitative comparison. At the fiber scale, results from a post-test microscopy analysis are presented.

公然と入手可能なバルク材料は、レーヨン（精製セルロースから作られたセルロース繊維）に由来する短繊維断熱材からなる、高度に多孔質の炭素に結合した炭素繊維プリフォーム（CBCF）でした。みじん切り、不連続バージンカーボン繊維をフェノール樹脂の炭化により生成行列に相互接続されています。このプロセスの間に繊維が志向となり、微細構造と性質が異方性です。材料を真空処理した2300 K以上の温度で、その温度安定性及びガス放出がないことを確保するためです。材料は、長さが50ミリメートルで、半径25ミリメートルの半球状（HS）試験サン​​プルを、社内で加工しました。サンプルは90％の初期空隙率約180キロ/ m 3での初期密度を有しています。 VKIプラズマトロン機能はエアロサームの再生のためのすべての実験に使用されています再突入プラズマフローodynamic環境、高エンタルピー、高度に解離亜音速ガス流を生じさせます。ガスは、高純度のプラズマ流を生成する、コイルを誘導によって加熱されます。試験室の概要とその場で切除測定のための実験器具の概略図が図1に見ることができます。図1（a）、（b）。このようなHSCイメージングおよび質量損失から得られた平均後退速度として実験的な試験条件と全体的な結果は、 表1に列挙されている。我々は（0.75から1.1μm）と、幅の狭い（0.95から1.1μm）を用いて、二色高温計を使用しました1 Hzの取得率（1,300-3,300 K）での温度決意のスペクトルバンド。 2つの狭い波長帯域を使用し、波長に依存しない放射率の仮定の下で、表面温度は、その放射率を知ることなく、推定することができます。高温計は指摘とsの停滞領域に集中していましたよどみ線に対して35°の角度で、厚さ1cmの石英窓を通して十分。機器は黒体源によって3300 Kまで較正しました。 表面の後退は、0.2mmの分解能でHSCによって測定しました。キャリパールール後退測定値が、一般に0.45〜0.9 mmの範囲の2つの方法の間の合計後退の差と、HSCイメージングによって実行されるものよりも大きな値をもたらしたことは明らかです。この測定のための最高の不確かさはキャリパールールに脆い炭化層を圧縮することによって導入されました。空気中の不況率は44.6および58.4ミクロン/秒の間で変化しました。空気プラズマ中のHSC-決定不況率はおそらく拡散制御アブレーション政権に、あまり差がなかったことはさらに明らかです。この領域では、表面温度は、完全な表面で利用可能な酸素の消費量、およびconseqを引き起こすのに十分に高いですuently、アブレーションが、境界層32,33を介して酸素の拡散によって制限されています。逆に、酸化反応の制御された環境において、酸素は、それが表面温度を有する表面とアブレーション増加で消費されるよりも、境界層を通ってより速く拡散します。高エンタルピー環境でCBCF材料の不況率もマクドナルドらによって報告されています。 ら （56ミクロン/秒）22とLöhle。 （50ミクロン/秒）34。これらの値は、マクドナルドらが、我々の測定の間にあります。円筒状の試験試料形状とLöhle らを使用した。水冷プローブに埋め込 ​​まれた試験サンプル。 3つの低分解能分光計は、気相の観察のために使用しました。 ablatに存在する複数の分子や原子の検出を可能にする - （1000nmで200）、この楽器の利点は、広いスペクトル範囲の高速スキャンでありますイオン分析。 統合されたCNの発光強度は、アブレーション表面のショーからの距離にわたって（ 図2）、互いに対して非常に良好な一致をプロットしました。データは、「近い &#39;&#39;ミドル」、および「遠い」と試料表面からそれぞれの位置に応じてラベル付けされています。 3分光計は、表面の前で同じ距離から一定の光路収集された光かつて同じCN紫色発光強度を測定しました。すべての3つの分光計の積分強度は、ほぼアブレーション面の前に3.4ミリメートルを一致しています。どちらの場合は、記録されたCNの紫色発光が境界層を介して減少する前に、ちょうど試験試料の前にピークに達したことを示します。これらの結果から、我々は全体の試験時間中に空気中の物質バーンオフは非常に安定していたことを推測し、記録された発光信号は、表面の5ミリメートルの正面以内に約90％下落していること。 CNバイオレット実験スペクトルは、次にガス温度を得るために、シミュレートされたスペクトルとの比較のために使用しました。合成スペクトルは、励起されたレベルのボルツマン分布を仮定し、SPECAIR 2.2を使用して取得し、最小二乗フィッティング手順を並進回転温度T 腐敗と振動電子温度T VIB推定するために適用された（図3）しました。 （a）は、低および高（b）の圧力で、二つの条件は、境界層に近い壁に取らスペクトルと、提示されています。推定温度が低い圧力で熱平衡から高い偏差を生じた（ 図3（a）参照 ）。同じ分析は、より良好な低圧の壁に近い熱平衡からの偏差を示し、表面から数の距離を行った（ 図4（A）、15ヘクトパスカル）、境界層を介して平衡化。検索された温度は、T rのための8200 Kの順でしたOTとTのための21000 K VIB壁に近く、境界層を介して8200 Kに向かって減少したT VIBと。これは、より高い圧力（ 図4（b）に、200ヘクトパスカル）での境界層を通じて平衡状態とは対照的です。温度範囲は、フィッティング手順のためにこれらの制限内で理論スペクトルの変化を可能にする、分光器の発光強度に対する10％の不確実性に基づいていました。 低い圧力で、分子間の励起移動を伴う境界層の縁に向かって平衡化効果を説明することができる、より少ない衝突、に低減されます。私たちは、CNの振動励起に続くCN生産に対する低プラズマエンタルピーにおける窒素分子の強い影響を、想定しています。高度に振動励起窒素の解離吸着はCNの生産につながる表面の反応部位を作成するために、想定されます。 Boubertそして、Vervischは、低圧35で窒素/二酸化炭素プラズマ中で、このプロセスを説明します。このプロセスは、過剰なエネルギーをもたらす発熱反応がCNの回転と振動励起に変換されて、表面の窒素原子のプールを作成することができます。 顕微鏡写真は、空気プラズマ中の炭素の酸化が約0.2mmの酸化深さのアブレーションされた繊維のつらら状につながったことを証明した（ 図5（a）参照 ）。 38 -によるアブレーションにつらら整形この種の広く、炭素-炭素複合材料36についての文献に報告されています。ツララ形状（開口角）は、多孔質材料の表面での反応拡散の競合に依存し、したがって、酸素拡散に応じて変化します。この長さは、酸素拡散の平均深さに対応するものとします。つらら形状は、さらに拡散制御アブレーションを確認します。対照的に、反応制限されたアブレーションは、酸素が炭素繊維のローカル食を製造する、より深い繊維構造に浮遊することを可能にします。 明るい火花が表面から離脱熱い繊維クラスターによって引き起こされる可能性のあるアブレーション試験（ 図5（B））の間に観察されました。窒素プラズマ中のアブレーションを窒化する （ 図5（c）参照 ）によって材料の遅い後退につながった、その表面に沿って高度に分解繊維をもたらしました。窒素に対する炭素の反応性は、酸素に比べてはるかに低いので、窒素は、全ファイバに沿って分解をもたらす、材料中に深く拡散することができます。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/53742/53742fig1.jpg" /> 図1. プラズマトロンと実験の概要。トン外の試験サンプルを示す（a）の VKIプラズマトロン試験室の概要彼保持システム、熱流束と圧力プローブ、および放射計、HSC、および分光計の光学系のための光学アクセス。 （b）は実験の概略を。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53742/53742fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="表1" src="/files/ftp_upload/53742/53742table1.jpg" /> 表1 プラズマトロン試験条件および炭素プレフォームサンプルの実験結果。テストケース基準、試験ガス、静圧P sを 、動的圧P D、発電電力P、コールドウォール熱流束QがCW、試験サンプルの露光時間τを意味意味表面温度T sを 、不況率r /τ、および質量損失率メートル/τ。 境界層図2.空間のCN紫色発光一定の光路はアブレーション面の前で同じ距離からの光を収集したときによく一致して空気中のプリフォームアブレーションの間に隣接する3つの分光計によって記録された発光プロファイル：安定した材料の焼失、表面（条件A1aと ）の反応性境界層サイズ〜5ミリメートルの正面。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53742/53742fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/53742/53742fig3.jpg" /> スペクトルフィッティング法から推定図3 CNバイオレット温度。並進・回転と振動・電子テンペ提供SPECAIR 2.2で計算CNバイオレットスペクトルの最高のフィッティングのための最小二乗法ratures Tの腐敗とT VIB：（a）の条件A1aと ：T 腐れ = 8240 K±400 K、TのVIB = 21600 K±1700 K、12600 K±500 K（平衡シミュレーションT LTEは比較のために示されている）= T LTE; （b）の条件A1aと ：T 腐れ = 6880 K±200 K、TのVIB = 7120 K±180 K. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53742/53742fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/53742/53742fig4.jpg" /> 境界層図4. CN紫色の温度プロファイル。シミュレートからVIBトランスレーショナル・回転と振動・電子温度T 腐敗とTは 、CNバイオレットスペクトルを装着しアブレーション面から4距離で放射線シミュレーションツールで計算200ヘクトパスカル（b）は境界層全体に15ヘクトパスカル（A）の低圧で壁に近い熱平衡状態が、本平衡からのずれを示唆しています。温度範囲[k]は、フィッティング手順のためにこれらの制限内で理論スペクトルの変化を可能にする、分光器の発光強度に対する10％の不確実性に基づくものであった。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53742/53742fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/53742/53742fig5.jpg" /> その場での写真（B）と窒素アブレーション（c）の後の顕微鏡写真を含むエアーアブレーション後の図5の走査電子顕微鏡写真（A）、（A）後のエアアブレーション顕微鏡写真で撮影しました近いファイバ先端から酸化による炭素繊維のポイント現在の間伐を停滞する前面には、つらら状につながる、酸素拡散の深さは200μm（拡散制限されたアブレーション）の近くに位置しています。 （b）は、筒状の試験試料（露光時間：1/200秒）のアブレーション試験中に撮影した写真は、明るい火花を示す図です。 （c）は強い腐食が全体の繊維長に沿って窒素中で観察された。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53742/53742fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

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Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Development of new ablative materials and their numerical modeling requires extensive experimental investigation. This protocol describes procedures for material response characterization in plasma flows with the core techniques being non-intrusive methods to track the material recession along with the chemistry in the reactive boundary layer by emission spectroscopy.

プラズマトロン内のアブレーション材料試験中の放射分光境界層調査

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

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Research

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Engineering

12.3K ビュー.  von Karman Institute for Fluid Dynamics. Development of new ablative materials and their numerical modeling requires extensive experimental investigation. This protocol describes procedures for material response characterization in plasma flows with the core techniques being non-intrusive methods to track the material recession along with the chemistry in the reactive boundary layer by emission spectroscopy.

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Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a significant role in laser-material interaction, especially in the air environment1-11.
Early plasma evolution has been captured through pump-probe shadowgraphy1-3 and interferometry1,4-7. However, the studied time frames and applied laser parameter ranges are limited. For example, direct examinations of plasma front locations and electron number densities within a delay time of 100 picosecond (ps) with respect to the laser pulse peak are still very few, especially for the ultrashort pulse of a duration around 100 femtosecond (fs) and a low power density around 1014 W/cm2. Early plasma generated under these conditions has only been captured recently with high temporal and spatial resolutions12. The detailed setup strategy and procedures of this high precision measurement will be illustrated in this paper. The rationale of the measurement is optical pump-probe shadowgraphy: one ultrashort laser pulse is split to a pump pulse and a probe pulse, while the delay time between them can be adjusted by changing their beam path lengths. The pump pulse ablates the target and generates the early plasma, and the probe pulse propagates through the plasma region and detects the non-uniformity of electron number density. In addition, animations are generated using the calculated results from the simulation model of Ref. 12 to illustrate the plasma formation and evolution with a very high resolution (0.04 ~ 1 ps).
Both the experimental method and the simulation method can be applied to a broad range of time frames and laser parameters. These methods can be used to examine the early plasma generated not only from metals, but also from semiconductors and insulators.

An experimental method to examine the early plasma evolution induced by ultrashort laser pulses is described. Using this method, high quality images of early plasma are obtained with high temporal and spatial resolutions. A novel integrated atomistic model is used to simulate and explain the mechanisms of early plasma.

超短レーザーパルスにより誘起された初期プラズマの進化の解明

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a ...

工学

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

パルスレーザー蒸着法によるナノエンジニアリング透明導電性酸化物の作製

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

測定と原子状水素と二原子分子のAlO、Cの分析<sub&gt; 2</sub&gt;、CN、およびTiOスペクトラ[次のレーザー誘起光学破壊

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Applying X-ray Imaging Crystal Spectroscopy for Use as a High Temperature Plasma Diagnostic

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line intensity ratios. By using a Johann spectrometer viewing the plasma, it is possible to construct profiles of plasma parameters such as density, temperature, and velocity with good spatial and time resolution. However, benchmarking atomic code modeling of X-ray spectra obtained from well-diagnosed laboratory plasmas is important to justify use of such spectra to determine plasma parameters when other independent diagnostics are not available. This manuscript presents the operation of the High Resolution X-ray Crystal Imaging Spectrometer with Spatial Resolution (HIREXSR), a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma. In addition, this manuscript covers a laser blow-off system that can introduce such ions to the plasma with precise timing to allow for perturbative studies of transport in the plasma.

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas. This manuscript presents the operation of a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma.

高温プラズマ診断として使用するためのX線イメージングクリスタル分光法を適用します

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line ...

Laser-heating and Radiance Spectrometry for the Study of Nuclear Materials in Conditions Simulating a Nuclear Power Plant Accident

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and Fukushima (Japan, 2011). Research on the causes, dynamics, and consequences of these mishaps has been performed in a few laboratories worldwide in the last three decades. Common goals of such research activities are: the prevention of these kinds of accidents, both in existing and potential new nuclear power plants; the minimization of their eventual consequences; and ultimately, a full understanding of the real risks connected with NPPs. At the European Commission Joint Research Centre&#39;s Institute for Transuranium Elements, a laser-heating and fast radiance spectro-pyrometry facility is used for the laboratory simulation, on a small scale, of NPP core meltdown, the most common type of severe accident (SA) that can occur in a nuclear reactor as a consequence of a failure of the cooling system. This simulation tool permits fast and effective high-temperature measurements on real nuclear materials, such as plutonium and minor actinide-containing fission fuel samples. In this respect, and in its capability to produce large amount of data concerning materials under extreme conditions, the current experimental approach is certainly unique. For current and future concepts of NPP, example results are presented on the melting behavior of some different types of nuclear fuels: uranium-plutonium oxides, carbides, and nitrides. Results on the high-temperature interaction of oxide fuels with containment materials are also briefly shown.

We present experiments in which real nuclear fuel, cladding, and containment materials are laser heated to temperatures beyond 3,000 K while their behavior is studied by radiance spectroscopy and thermal analysis. These experiments simulate, on a laboratory scale, the formation of a lava-phase following a nuclear reactor core meltdown.

レーザー加熱と原子力発電所事故を模擬した条件における核物質に関する研究の輝き分析

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and ...

化学

Non-equilibrium Microwave Plasma for Efficient High Temperature Chemistry

A flowing microwave plasma based methodology for converting electric energy into internal and/or translational modes of stable molecules with the purpose of efficiently driving non-equilibrium chemistry is discussed. The advantage of a flowing plasma reactor is that continuous chemical processes can be driven with the flexibility of startup times in the seconds timescale. The plasma approach is generically suitable for conversion/activation of stable molecules such as CO2, N2 and CH4. Here the reduction of CO2 to CO is used as a model system: the complementary diagnostics illustrate how a baseline thermodynamic equilibrium conversion can be exceeded by the intrinsic non-equilibrium from high vibrational excitation. Laser (Rayleigh) scattering is used to measure the reactor temperature and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to characterize in situ internal (vibrational) excitation as well as the effluent composition to monitor conversion and selectivity.

This article describes a flowing microwave reactor that is used to drive efficient non-equilibrium chemistry for the application of conversion/activation of stable molecules such as CO2, N2 and CH4. The goal of the procedure described here is to measure the in situ gas temperature and gas conversion.

効率的な高温化学反応のための非平衡マイクロ波プラズマ

A flowing microwave plasma based methodology for converting electric energy into internal and/or translational modes of stable molecules with the purpose ...

An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. The reactions of cold plasma with the surrounding atmosphere yield a variety of reactive species, which can define its effectiveness. While efficient development of cold plasma therapy requires kinetic models, model benchmarking needs empirical data. Experimental studies of the source of reactive species detected in aqueous solutions exposed to plasma are still scarce. Biomedical plasma is often operated with He or Ar feed gas, and a specific interest lies in investigation of the reactive species generated by plasma with various gas admixtures (O2, N2, air, H2O vapor, etc.) Such investigations are very complex due to difficulties in controlling the ambient atmosphere in contact with the plasma effluent. In this work, we addressed common issues of &#39;high&#39; voltage kHz frequency driven plasma jet experimental studies. A reactor was developed allowing the exclusion of ambient atmosphere from the plasma-liquid system. The system thus comprised the feed gas with admixtures and the components of the liquid sample. This controlled atmosphere allowed the investigation of the source of the reactive oxygen species induced in aqueous solutions by He-water vapor plasma. The use of isotopically labelled water allowed distinguishing between the species originating in the gas phase and those formed in the liquid. The plasma equipment was contained inside a Faraday cage to eliminate possible influence of any external field. The setup is versatile and can aid in further understanding the cold plasma-liquid interactions chemistry.

An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere.

反応種の形成を調査するための大気圧プラズマのセットアップ

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. ...

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy (TIRAS) for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated electrons produced by a low-temperature plasma in contact with an aqueous solution. Solvated electrons are powerful reducing agents, and it has been postulated that they play an important role in the interfacial chemistry between a gaseous plasma or discharge and a conductive liquid. However, due to the high local concentrations of reactive species at the interface, they have a short average lifetime (~1 &#181;s), which makes them extremely difficult to detect. The TIRAS technique uses a unique total internal reflection geometry combined with amplitude-modulated lock-in amplification to distinguish solvated electrons&#39; absorbance signal from other spurious noise sources. This enables the in situ detection of short-lived intermediates in the interfacial region, as opposed to the bulk measurement of stable products in the solution. This approach is especially attractive for the field of plasma electrochemistry, where much of the important chemistry is driven by short-lived free radicals. This experimental method has been used to analyze the reduction of nitrite (NO2-(aq)), nitrate (NO3-(aq)), hydrogen peroxide (H2O2(aq)), and dissolved carbon dioxide (CO2(aq)) by plasma-solvated electrons and deduce effective rate constants. Limitations of the method may arise in the presence of unintended parallel reactions, such as air contamination in the plasma, and absorbance measurements may also be hindered by the precipitation of reduced electrochemical products. Overall, the TIRAS method can be a powerful tool for studying the plasma-liquid interface, but its effectiveness depends on the particular system and reaction chemistry under study.

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy TIRAS for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

This article presents a total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method for measuring short-lived free radicals at a plasma-liquid interface. In particular, TIRAS is used to identify solvated electrons based on their optical absorbance of red light near 700 nm.

プラズマ ・液体界面の溶媒和電子を検出するための全内部反射吸収分光法 (TIRAS)

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated ...

Building Langmuir Probes and Emissive Probes for Plasma Potential Measurements in Low Pressure, Low Temperature Plasmas

Langmuir probes have long been used in experimental plasma physics research as the primary diagnostic for particle fluxes (i.e., electron and ion fluxes) and their local spatial concentrations, for electron temperatures, and for electrostatic plasma potential measurements, since its invention by Langmuir in the early 1920s. Emissive probes are used for measuring plasma potentials. The protocols exhibited in this work serve to demonstrate how these probes may be built for use in a vacuum chamber in which a plasma discharge may be confined and sustained. This involves vacuum techniques for building what is essentially an electrical feedthrough, one that is rotatable and translatable. Certainly, complete Langmuir probe systems may be purchased, but they can also be built by the user at considerable cost savings, and at the same time be more directly adapted to their use in a particular experiment. We describe the use of Langmuir probes and emissive probes in mapping the electrostatic plasma potential from the body of the plasma up to the sheath region of a plasma boundary, which in these experiments&#160;is created by a negatively biased electrode immersed within the plasma, in order to compare the two diagnostic techniques and assess their relative advantages and weaknesses. Although Langmuir probes have the advantage of measuring the plasma density and electron temperature most accurately, emissive probes can measure electrostatic plasma potentials more accurately throughout the plasma, up to and including the sheath region.

The main goal of this work is to make it easier for research groups unfamiliar with Langmuir probes and emissive probes to use them as plasma diagnostics, especially near plasma boundaries. We do this by demonstrating how to build the probes from readily available materials and supplies.

低圧・低温プラズマのプラズマポテンシャル測定のためのラングミュアプローブとエミッシブプローブの構築

Langmuir probes have long been used in experimental plasma physics research as the primary diagnostic for particle fluxes (i.e., electron and ion fluxes) ...

Metal Flame Emission

Source: Smaa Koraym at Johns Hopkins University, MD, USA
<ol class="note-items">
	<li data-note-item="1" data-parent-collapse="">Metal Flame Emission Testing<button class="expand">Expand</button>
	In this lab, you will excite the electrons of six metal chloride salts with heat from a flame and measure the wavelength of light emitted by the relaxing electrons. The emitted light is in the visible spectrum, so you will see different colored flames for the different metals.
	At the end of the lab, you will measure the emission spectrum of a sparkler and use the data you collected from the metal salts to identify the metals in the sparkler. To help with this process, make a table in your lab notebook to record the wavelengths emitted from ambient light, the salts, and the sparkler.
	<h4>Table 1: Observed Wavelengths</h4>
	<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
		<tbody>
			<tr>
				<td style="text-align: center;">Run #</td>
				<td style="text-align: center;">Source</td>
				<td style="text-align: center;">Recorded wavelength(s)</td>
			</tr>
			<tr>
				<td style="text-align: center;">1</td>
				<td style="text-align: center;">Room lights</td>
				<td></td>
			</tr>
			<tr>
				<td style="text-align: center;">2</td>
				<td style="text-align: center;">NaCl</td>
				<td></td>
			</tr>
			<tr>
				<td style="text-align: center;">3</td>
				<td style="text-align: center;">LiCl</td>
				<td></td>
			</tr>
			<tr>
				<td style="text-align: center;">4</td>
				<td style="text-align: center;">KCl</td>
				<td></td>
			</tr>
			<tr>
				<td style="text-align: center;">5</td>
				<td style="text-align: center;">SrCl2</td>
				<td></td>
			</tr>
			<tr>
				<td style="text-align: center;">6</td>
				<td style="text-align: center;">BaCl2</td>
				<td></td>
			</tr>
			<tr>
				<td style="text-align: center;">7</td>
				<td style="text-align: center;">CuCl2</td>
				<td></td>
			</tr>
			<tr>
				<td style="text-align: center;">8</td>
				<td style="text-align: center;">Sparkler</td>
				<td></td>
			</tr>
		</tbody>
	</table>
	<a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/CDNSource/lm/labs/48/Table_1._Observed_Wavelengths.xlsx" target="_blank">Click Here to download Table 1</a>
	During this lab, you will hold a salt-coated applicator at the edge of a Bunsen burner flame to excite the metal salts. If the applicator catches fire, immediately quench it in a beaker of water. For excitation, you will hold a detector near the flame and the sparkler to measure the wavelengths of the emitted light. Keep a safe distance to protect yourself and the detector. As some tasks are performed simultaneously, we suggest that you work in groups of four with each student completing tasks as needed.
	<ul class="lab-items">
		<li data-sub-note-item="1-4">
		<div class="lab-step">Put on a lab coat, safety glasses, and nitrile gloves.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-5">
		<div class="lab-step">Set up the Bunsen burner in the fume hood.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-6">
		<div class="lab-step">Fill a 400-mL beaker with tap water and bring it to the hood. Place the salts, applicators, and tap water within easy reach on one side of the Bunsen burner.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-7">
		<div class="lab-step">Turn on the hand-held spectrophotometer and familiarize yourself with its components.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-8">
		<div class="lab-step">Create a new experiment and configure the spectrometer to measure emission intensity. Set the sample time to 200 ms and the number of readings at a given wavelength to 1. Record the settings and the experiment name in your lab notebooks.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-9">
		<div class="lab-step">Measure the spectrum of the room lights. Have one or two students hold the optical detector as close to the lights as possible without disconnecting the cables. Once ready, have a different student start the spectrometer. The spectrum should be clear, with minimal noise and no off-scale peaks. Note: If you have trouble, hold the probe in a nearly closed drawer or box to shield it from sunlight while pointing it at the room lights.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-10">
		<div class="lab-step">Immediately capture the spectrum when it looks good. Confirm that you have a high-quality spectrum before saving it. Record the wavelengths of the peaks in your data table.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-11">
		<div class="lab-step">Measure the emission spectra of the metal salts. Ignite the Bunsen burner and adjust the collar until the flame distinctly separates into an inner and outer flame.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-12">
		<div class="lab-step">Bring the spectrometer to the hood and arrange the cables so that the detector can be held about one inch from the flame.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-13">
		<div class="lab-step">Have one student prepare the spectrometer for the run. This student should have a clear view of the burner so they can begin acquiring data as soon as the salt enters the flame. Then, have another student hold the detector no closer than one inch from the flame. Note: Any closer risks damaging the detector. But you won&#39;t get a clear spectrum if the detector is too far away.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-14">
		<div class="lab-step">Have a different student take one of the applicators from the beaker of water and dip it into the tube of NaCl to coat the wet cotton with the salt. Then, carefully insert the salt-coated applicator about 1 mm into the outer flame, which will change color.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-15">
		<div class="lab-step">Start the spectrometer when the applicator enters the flame. Note: If the peak intensities are off-scale, adjust the detector position until all peaks are within detection limits. If the flame color change is hard to see, pick up more salt on the same applicator and try again until you see an intense color. If the spectrum is noisy or weak, try pointing the detector at a different part of the flame.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-16">
		<div class="lab-step">When you see a good spectrum, capture and save it. Everyone should review the spectrum to ensure that it is of good quality. Write down the emission wavelengths in your table.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-17">
		<div class="lab-step">Submerge the NaCl applicator in your wastewater beaker. Always use a different applicator for each salt.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-18">
		<div class="lab-step">Follow the same procedure to test the remaining five salts, being careful to avoid cross-contamination between the salts. Once you have tested the last salt and recorded the wavelengths, set up data collection for the sparkler.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-19">
		<div class="lab-step">At the instructor&#39;s hood, light the sparkler with the Bunsen burner and place it handle down in the Erlenmeyer flask. Remember, the sparks may be very hot. Turn off the gas to extinguish the Bunsen burner.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-20">
		<div class="lab-step">As one student holds the detector close to the sparkler, have another student start data collection. Position the detector to get as many peaks in scale as possible without losing the less intense peaks.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-21">
		<div class="lab-step">Capture and save the spectrum once it looks good. Remember to write down the wavelengths in your table. Note: If the sparkler is long-lived, collect a second spectrum and either choose the best one or keep them both for the analysis.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-22">
		<div class="lab-step">Let the sparkler burn out in the hood while you send the collected data to everyone in the group and shut down the data acquisition system.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-23">
		<div class="lab-step">Bring the copper, barium, and strontium tubes to the waste hood and thoroughly rinse the tubes with deionized water into the designated waste container.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-24">
		<div class="lab-step">Flush the sodium, potassium, and lithium salts down the drain and rinse the remaining test tubes. Put away the test tubes and the other equipment.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="1-25">
		<div class="lab-step">Once the ashes and sparkler handle have cooled, dump them in the trash.</div>
		</li>
	</ul>
	</li>
	<li data-note-item="2" data-parent-collapse="">Results<button class="expand">Expand</button>
	<ul class="lab-items">
		<li data-sub-note-item="2-1">
		<div class="lab-step">First, plot the data for each run with intensity on the y-axis and wavelength on the x-axis.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="2-2">
		<div class="lab-step">Compare the sparkler spectrum to the background spectrum from the room lights. Identify which small peaks may be from the room lights.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="2-3">
		<div class="lab-step">Compare the metal spectra to the sparkler spectrum. Sodium appears to be the source of the peak at about 589 nm. There are no peaks matching the lithium spectrum, but potassium matches the large peak at 770 nm.</div>
		</li>
		<li data-sub-note-item="2-4">
		<div class="lab-step">The sparkler spectrum doesn&#39;t seem to have strontium peaks. However, barium is a good match for several peaks in the sparkler spectrum. Lastly, no copper seems to be present in the sparkler. Thus, we conclude that the sparkler was burning sodium, potassium, and barium when the spectrum was acquired.</div>
		</li>
	</ul>
	</li>
</ol>

金属火炎放射

Source: Smaa Koraym at Johns Hopkins University, MD, USA

	Metal Flame Emission TestingExpand
	In this lab, you will excite the electrons of six metal ...

プラズマトロン内のアブレーション材料試験中の放射分光境界層調査

要約

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超短レーザーパルスにより誘起された初期プラズマの進化の解明

パルスレーザー蒸着法によるナノエンジニアリング透明導電性酸化物の作製

測定と原子状水素と二原子分子のAlO、Cの分析

高温プラズマ診断として使用するためのX線イメージングクリスタル分光法を適用します

レーザー加熱と原子力発電所事故を模擬した条件における核物質に関する研究の輝き分析

効率的な高温化学反応のための非平衡マイクロ波プラズマ

反応種の形成を調査するための大気圧プラズマのセットアップ

プラズマ・液体界面の溶媒和電子を検出するための全内部反射吸収分光法 (TIRAS)

低圧・低温プラズマのプラズマポテンシャル測定のためのラングミュアプローブとエミッシブプローブの構築

金属火炎放射

プラズマトロン内のアブレーション材料試験中の放射分光境界層調査

要約

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超短レーザーパルスにより誘起された初期プラズマの進化の解明

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測定と原子状水素と二原子分子のAlO、Cの分析

高温プラズマ診断として使用するためのX線イメージングクリスタル分光法を適用します

レーザー加熱と原子力発電所事故を模擬した条件における核物質に関する研究の輝き分析

効率的な高温化学反応のための非平衡マイクロ波プラズマ

反応種の形成を調査するための大気圧プラズマのセットアップ

プラズマ ・液体界面の溶媒和電子を検出するための全内部反射吸収分光法 (TIRAS)

低圧・低温プラズマのプラズマポテンシャル測定のためのラングミュアプローブとエミッシブプローブの構築

金属火炎放射

プラズマ・液体界面の溶媒和電子を検出するための全内部反射吸収分光法 (TIRAS)