שיטה להקלטת פליטת ברזולוציה גבוהה בפס רחב ספקטרום של קשתות ברק מעבדה

1. בחירת טווח אורך הגל יש לבחור תחילה את טווח אורך הגל של הברק שעליו יש לצפות. 450 ננומטר ל890 nm נבחר.הערה: זה יהיה מוגבל על ידי הגדרת המעבדה, טווח ספקטרלי כפי שהוגדר על ידי זווית הלוהט של הסורגים, ואת הרגישות של המצלמה. 2. הכנת האלקטרודות בחר חומר אלקטרודה מתאים. זוג של 60 מילימטר קוטר אלקטרודות כדוריות טונגסטן קבוע השלוחות נחושת נבחר, כפי שמודגם באיור 5.הערה: כל חומר שאיתו הברק מקיים אינטראקציה פולט ספקטרום, כולל האלקטרודה, וחשוב למזער את ההפרעה הזו. עם זאת, זה צריך להיות מאוזן נגד היכולת של חומר האלקטרודה כדי לעמוד במכות ברק חוזרות עם נזק מינימלי במהלך הניסויים. עבור טונגסטן, רבים של קווי הפליטה שלה בתוך טווח אורך הגל שנבחר הם גלויים רק בין 450 nm ו 590 ננומטר והם במידה ניכרת להבדיל מספקטרום הברק צפוי. זהו גם חומר קשה מאוד המשמש בדרך כלל במתח גבוה גבוהה וניסויים הנוכחי. לנקות ולהבריק את האלקטרודות כדי להסיר את כל המזהמים. כל חומר שבקשת הברק מקיים האינטראקציה פולט ספקטרום, כולל זה של כל מזהמים. לכן, חשוב לוודא שאלקטרודות מזהם בחינם כדי להבטיח שאין קווים ספקטרלי שגויים. שפשף את האלקטרודה עם נייר זכוכית גס עבור 5 דקות, מניחים אותו לתוך אמבט מים קוליים בטמפרטורת החדר עבור 10 דקות, ולאחר מכן לנגב עם מטלית חינם מוך לשחרר ולהסיר כל המזהמים. תמיד להשתמש בכפפות כאשר טיפול האלקטרודה כדי למנוע זיהום מחדש. חזור על האמור לעיל בדרך כלל עשר עד חמש עשרה פעמים עם ציונים יורדים של נייר זכוכית, נייל בד, ולאחר מכן ליטוש בגדים עד להשיג גימור פולני טוב. נייר זכוכית וציוני בד של 240 כדי 8,000 שימשו. הר האלקטרודות בתוך מעטה הברקים להקים מרחק מתאים ביניהם. כאן, האלקטרודות מותקן בתוך מעטה הברק 14 מ”מ בנפרד כפי שמוצג באיור 5.הערה: מתקני בדיקת ברק שונים יש מתח תפעולי שונים, כך המרחק בין האלקטרודות צריך להיות כזה התמוטטות אוויר יתרחש כאשר גנרטור הברק מופעל. 3. הכנת הספקטרוגרפיה מקם את הספקטרוגרף במארז מדורג באמצעות EMI, כפי שמודגם באיור 2. באופן אידיאלי, מעטה הברק והספקטרוגרף צריכים להיות ממוקמים בתוך מארזי EMI נפרדים. לבחור ולהתקין את סיבים אופטיים. הסיב הנבחר היה סיב אופטי באורך 8 מ’ ומותקן בין שני תאי EMI. בחרה סיב אופטי עם מאפייני שידור טובים בתוך טווח הגל המוגדר מראש כדי להיות נצפתה, כלומר, בין 450 nm ל 890 nm. שים לב ליעילות השידור מול נתוני אורך הגל, מכיוון שפעולה זו תהיה בשימוש עבור עיבוד נתונים. זה מסופק לעתים קרובות על ידי היצרן למרות, באופן אידיאלי, יש למדוד באמצעות מנורה מכויל. חבר קצה אחד של סיבים אופטיים למארז האופטי בהסדר הדוק. הצב את הקצה השני של סיב אופטי כדי לראות את קשת הברק בין האלקטרודות. אור מלייזר שנשלח דרך הספקטרומטר ברוורס יכול לעזור עם היישור. סיב אופטי ממוקם בגובה זהה למרכז של פער האלקטרודה ב 2 מ ‘, כמוצג באיור 6. כוונן את כמות האור המגיעה למצלמה במידת הצורך כדי למזער את הרוויה. שימוש בקולימטור מפחית את זווית הצפייה בסיבים אופטיים עד 0.12 ° והתוצאה היא בגודל מקום של 4.2 מ”מ במיקום של קשת הברק עבור אורך קשת כולל של 14 מ”מ, הפחתת האור בערך רבע שעה.הערה: עוצמת האור המגיעה למצלמה יכולה להיות מותאמת לחילופין על-ידי שינוי המרחק בין מקור האור לסיבים אופטיים, על-ידי התאמת החתך, או באמצעות מסנן דחיסות נייטרלית. הפעל את מערכת הספקטרוגרף והפעל את תוכנת הבקרה המשויכת. המצלמה הדיגיטלית דורשת בסביבות 10 דקות כדי להגיע לטמפרטורה של-70 ° c.הערה: מצלמות דיגיטליות מסוימות דורשות קירור כדי להפחית את הרעש לפני שהם הופכים מבצעית לחלוטין. בחרו בפומפיה הספקטרוגרפיה. שימוש ב-900 in/mm 550 להבה.הערה: הפומפיה מגדירה את טווח אורך הגל ואת הרזולוציה ספקטרלית בתוך מערכת ספקטרוגרף בשימוש, עם רזולוציה ספקטרלית של < 1 ננומטר נדרש לזיהוי שיא. הפומפיה שנבחרה מעניקה טווח אורך-גל של כ-140 ננומטר ורזולוציה של 0.6 ננומטר. כיול את הספקטרוגרף מול מקור כיול ידוע, כגון מנורה של ארגון מרקורי. הצב את הפומפיה במיקומה ההתחלתי בתחתית טווח אורך הגל הנבחר. כאן, הסורג הוצב ב 450 ננומטר נותן מגוון של 450 nm ל 590 nm. העבר את מקור הכיול והציבו אותו כנגד הקצה הפתוח של הסיב האופטי. כוונן את חשיפת המצלמה דרך תוכנת הבקרה לזמן מתאים כדי להשיג אות בלתי רווי טוב, כגון חשיפה של 0.1 s. להתאים את החריץ דרך תוכנת הבקרה כדי לחדד את הפסגות ספקטרלי אם נדרש או, במקרים מסוימים, את המיקום של הגלאי יכול גם להיות מותאם כדי למטב את האות. שימוש בחתך של 100 יקרומטר.הערה: הסדק צריך להיות מוגדר לערך מינימלי כדי להקטין את הרחבת הקווים האטומיים עקב עקיפה של אור בחריץ, עם ערכים של עד 20 יקרומטר לעתים קרובות נעשה שימוש. עם זאת, חתך צר יהיה גם להקטין את האות ואת האיזון עשוי להיות צריך להימצא בין עוצמת אור וחדות של פסגות. הקלט את הספקטרום של מקור הכיול וזהה את מספר הפיקסל בתמונת המצלמה שנוצרת, בה מתרחשות הפסגות. מתווה את המיקום של מספר הפיקסל עבור כל שיא נגד אורך הגל הידוע של כל שיא שסופק עם מקור הכיול ולהתאים קו ישר לגזור משוואה אשר יאפשר המרה של פיקסלים על אורך הגל. דוגמה לכך עבור שלוש קווים אטומיים מרקורי מומחש באיור 7. החל את הכיול על מיקום פומפיה זה לפני המעבר אל הבא. עבור מערכות ספקטרוגרפיות מסוימות, ניתן להחיל את ההמרה של מספר הפיקסל על אורך הגל על התוכנה באמצעות קובץ כיול. הצב את הפומפיה עבור הטווח החוזר הבא וחזור על השלבים שלעיל. כאן, הסורג היה במיקום הבא כדי 550 nm נותן מגוון של 550 nm כדי 690 nm וכתוצאה מכך חפיפה של 40nm עם טווח הגל הקודם.הערה: הרוחב של אזור החפיפה צריך להספיק כדי לאפשר הכרה במגמות בסוף הטווח הראשון ובתחילת הטווח השני לתהליך ההדבקה והשלב המאוחר יותר. חזור על השלבים שלעיל עבור כל מיקומי הפומפיה. זה חזר על עצמו עד 890 ננומטר הגיע.הערה: מקורות כיול, בדרך כלל מנורה עם פסגות ספקטרליות ידועות, מסופקות בדרך כלל עם מערכות ספקטרוגרפים והיצרן יוכל לספק פרטים נוספים על אופן ההשגה של כיול. בחר בפרמטרים של הספקטרוגרפים כדי להקליט את קשת הברק שנוצרה. כוונן את החריץ במידת הצורך. קבע את זמן חשיפת המצלמה כדי לוודא שאירוע הברקים כולו נלכד; שקול את זמן ההדק ואת כל העיכובים בכל אחד ממחולל הברק או הספקטרוגרף בעת הגדרת פרמטר זה. עבור גנרטור הברק ב MBLL, השתמשו בזמן חשיפה של 5 s.הערה: זמן חשיפה ארוך יותר יגדיל את רמות הרעש ואת הסבירות של חפצים, כגון קרניים קוסמיות, כך צריך לעשות מאמצים כדי לשמור על זה למינימום. עם זאת, הזמן צריך גם להיות מספיק כדי להסביר כל אי ודאות המפעיל של קשת הברק שנוצר או מערכת ספקטרוגרפיה כדי להבטיח את האירוע כולו הוא נלכד. שנה את מצב המערכת ספקטרוגרף כדי לקבל גורם מפעיל ממחולל הברק. A 5 V TTL האות שימש כדי להפעיל את המצלמה 2.5 s לפני שהקשת הברק אותחלה. 4. הרצת ניסוי . הכן את גנרטור הברק ודא כי כל האורות כבויים והתאים סגורים במקום הרלוונטי כדי להבטיח סביבה הדוקה. . הפעל את גנרטור הברק לכל מתקן בדיקת ברק יהיה פרוטוקול משלו להכנה והחלפה. ב-MBLL, האזור מנוקה מכוח אדם ומתקני הבטיחות הרלוונטיים מאורסים לפני שניתן יהיה להפעיל את גנרטור הברק. בחר את צורת הברק הרלוונטית ואת הטעינה לשיא הדרוש. אופייני 54 kV, 100 kA שיא ביקורתי מאוד מנדנוד 100 μs שיא 18/40 שימוש בצורת גל של μs. רכישת ספקטרום ממספר אירועי ברק שנוצרו מקם את פומפיה ספקטרוגרף במיקום ההתחלה שלה ולקחת תמונת רקע באמצעות אותם הפרמטרים של השביתה הברק. זה עשוי להיות ממוצע של כמה תמונות רקע. חשיפה של 5 עם 100 יקרומטר חריץ שימש בסביבה 450 nm. ודא שמערכת הספקטרוגרף מוכנה להקלטה כדי להקליט את הספקטרום עם ההגדרות הנכונות. חשיפה של 5 עם 100 יקרומטר חריץ שימש בסביבה 450 nm. לטעון את גנרטור הברק ולהפעיל את אירוע הברקים, אשר גם להפעיל את הספקטרוגרף. הקלט את נתוני הפלט הספקטרלי. בדוק את הנתונים הספקטרוסקופיים עבור כל הפרעה. ספקטרוגרפים נוטים מדי פעם לדוקרנים נתונים הנגרמים על ידי קרינה קוסמית או ממצאים אחרים הנגרמים על ידי פיקסלים שאינם מגיבים או מתים. יש לבצע את המאמצים כדי להסיר הפרעה כזו ולחלק מהספקטרוגרפים יש תוכנה שיכולה לעשות זאת. חלופה היא להתעלם מהנתונים ולחזור על הניסוי. איור 8 מראה דוגמה של ההפרש בין נתונים עם או בלי מדקר קרינה קוסמית. נקה את האלקטרודות של כל זיהום אם נדרש על ידי מנגב עם אלכוהול או, אם מזוהם, חוזר צעד 2.2. חזור על שלבים ש4.2.2 ל4.2.5 עד לקבלת ארבע קבוצות של נתונים ספקטרוסקופיים עבור טווח ה-nm 450. הצב את הספקטרוגרף פומפיה כדי 550 ננומטר ושלבים חוזרים 4.2.1 כדי ל4.2.6 עד שארבע קבוצות של נתוני ספקטרוגרפים עבור הטווח של 550 ננומטר הושגו.הערה: מספר הצעדים החוזרים צריך להיות מספיק כדי לממוצע את כל השונות ירה לירות לראות את קשת הברק שנוצר. חזור על האמור לעיל עד שכל ערכות הנתונים נאספו כדי להגיע לערך מרבי של אורך הגל של 890 ננומטר, וכתוצאה מכך 16 קבוצות של נתונים ספקטרליים. אם יש וריאציה משמעותית בספקטרום של כל משנה באותו הגדרות מחולל הברק, למשל, בעוצמת הקווים האטומיים, כל הניסויים בכל שלב יכולים לחזור יותר מארבע פעמים. המטרה של זה היא למזער את ההשפעה של כל חריגות אחד-off ולממוצע את הגרסה ירה-אל-shot מן גנרטור הברק ואת קשת הברק בחינם. אם יש הבדל בספקטרום באותו מחולל ברק הגדרות זרם, אז ההתקנה ניסיוני צריך להיות מוערך עבור מזהמים. 5. נתונים לאחר עיבוד לאחר העיבוד וניתוח הנתונים, בחר יישום תוכנה של גיליון אלקטרוני המשלב יכולות חישוב. תוכנה כזו זמינה באופן נרחב. הפחת את נתוני הרקע שנרכשו בשלב 4.2.1 מכל נתוני הברק שנוצרו. ממוצע הנתונים ברקע 450 ננומטר מופחתים על הנתונים המופקים של 450 ננומטר, ממוצע הנתונים ה550 ננומטר מופקות מכל 550 אחד מהם כתוצאה מ-nm של נתוני ספקטרום הברק, וכן הלאה. דוגמה לכך מוצגת באיור 9. ממוצע כל ערכת נתונים בודדת עבור כל טווח אורך הגל. הדבר מומחש באיור 10 שבו קבוצות הנתונים nm 4 450 ננומטר ממוצעים. השתמש באזור החופף כדי ליישר נתוני ספקטרום עוקבים, ולאחר מכן הממוצע לאזור החופף. זה מומחש באיור 11 המציגה את הממוצע 450 ננומטר ו 550 נתונים nm.הערה: היישור והממוצע של האזור החופף יהיה להציג שגיאות וייתכן שיהיה צורך לבצע כיול אינטנסיביות יחסית עבור הספקטרום המלא באמצעות, למשל, מנורה סרט טונגסטן. נכון לצורך הנחתה בסיבים אופטיים ויעילות קוונטית. . זה מומחש באיור 12הערה: ניתן להשיג תיקון מדויק יותר על-ידי שימוש במנורה מכוילת כדי למדוד את שידור האור עבור כל מסוף. במקרה זה, ניתן להחיל את התיקון לפני תהליך התפירה. הציגו את הנתונים הסופיים כייצוג גרפי או כהתוויה בעוצמה, כמוצג באיור 13. 6. ניתוח נתונים זהה את הפסגות הספקטרליות האופייניות. מערכות ספקטרוגרפיות מסוימות יכללו תוכנה שתזהה באופן אוטומטי את פסגות הרכיבים. הטיפול צריך להילקח, במיוחד עם הנתונים תפור, כי מיקומי שיא נכונים. ניתן לבצע זיהוי שיא ידני באמצעות מסדי נתונים זמינים לציבור, כגון24. יש לנקוט כדי להתאים את הפסגות החזקות ביותר (אינטנסיביות יחסית) מן הרמות האינון הנמוך ביותר הראשון (כלומר, אני, אז II, אז III) אלמנט אחד בכל פעם. בעיות בזיהוי הפסגות המדויק או היישור שלהן עשויות להיות עקב בעיות כיול או שגיאת יישור באופטיקה. העריכו את מיקום האופטיקה במארז האופטיקה וחזרו על שלב 3.הערה: האנרגיה הגבוהה של קשתות הברק שנוצרו תגרום להרחבת קווי הפליטה האטומית עקב אפקט סטארק וזיהוי אמין של כל הקווים לא יהיו אפשריים.