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1、激波管壁AIO自由基B^X2厂和cznxD带系辐射光谱的研究彭志敏，杨乾锁：刘春，竺乃宜，姜宗林小国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室，北京100190摘要爆轰驱动过程中产牛•的高温高压气流对铝质膜片、激波管壁产牛•烧蚀和冲刷作用，以致激波管壁、端盖上附有氧化铝等杂质，而高温下A1O口宙基在气体分子的高速碰撞下被激发并产生强烈的辐射，从而干扰了高温气体辐射光谱的分析。用爆轰驱动加热技术将空气加热到4()()()〜7000K,利用多通道光学分析仪对A1O自由基耦射光谱进行分析,实验发现在46()〜53()nm波长范阳内有多支辐射非常强烈的AI
2、Oft由基32工+“22+(7^=20689cm」)带系辐射谱带，且每支谱带都由多个带头组成，带头间隔约为2nm,带头处于高频位置并向低频方向伸延。通过实验与理论计算相结合，重点分析了A1O自由基B227+-X22-带系辐射光谱的结构特征。A1O自由基C2HT-X2^(7；kF33047cm")带系辐射光谱处于270〜335nm波长范围内，其辐射强度相対于B2尸带系较弱，并且与OH棊力？^+-%2/7(r(x)=32682cm")带系辐射光谱互相干扰而难以分辨，对该波段高温空气的辐射光谱分析产生不利的影响。关键词激波管；高温气体；光学多通道分析仪
3、；分子光谱；A1O自由基中图分类号：TN432文献标识码：ADOI：10.3964/j.issn.1000-0593(2010)04-0865-04引言儿十年來国内外利用激波管、激波风洞等模拟设备对高温空气平衡态、非平衡态辐射光谱特性做了很多研究工作，如NO的厂B,O2(S-R),N2(l+),N2(2+)以及NF+)等辐射光if11401;但由于爆轰驱动产生的高温高压气流对铝质膜片、激波管眾产生烧蚀和冲刷作用，以致激波管壁、端盖上附冇氧化铝等杂质⑴七】，而高温下A1O自由基被激发到高能级电子态(A2口，BC2比,D2尸)，当电子再次跃迁到低能级
4、(％2»和A2口)时对外产生强烈的辐射"⑺。木实验利用爆轰驱动加热技术将激波管⑤区空气瞬间加热到4000〜7000K,在⑤区气体分子的高速碰撞下,A1O自由基被激发并对外产生强烈的辐射，通过多通道光学分析仪(OMA)对其辐射光谱进行分析，实验发现AIO自由基带系辎射光谱非常强烈，完全覆盖了该波段高温空气的辐射光谱，且毎支谱带i®山多个带头组成，带头间隔约为2nm,带头处于高频位置并向低频方向伸延，同时随着⑤区高温空气温度的升高，谱带向低频方向伸延的范囤增人，谱带增宽；而AIOH由基C2nr-x2^带系辐射强度相对较弱，且与OH基M2》+_/2刀带
5、系辎射光谱互相干扰，从而影响该波段鬲温空气的辐射光谱分析。1实验方案实验方案如图1所示，采用激光点火、氮氧爆轰驱动方式冋。膜片为铝质材料，厚度为0.1mm,膜片刻有十字刻痕，但由于膜片刻痕深度的不确定性易导致膜片被撕碎、烧蚀，从而附看在激波管壁和端盖处。激波管的实验段尾部侧翼安装冇CaF?窗口，压力传感器A,B和C用來测量激波速度，并判断激波的运行状态是否稳定,其中压力传感器C还用来触发OMA的延时电子快门，延时时间和曝光时间均可以调节，使得OMA能准确记录设定时刻的辐射光谱，根据实验需要可选取600或1200lines•mnf1光栅。2实验结果
6、及分析实验结果表明，在4000〜7000K高温下，在460〜530nm波长范用内有多支A1O自山基BFW»带系辐射谱带，其辐射光谱非常强烈,完全覆盖了该波段高温空气的辐射光谱，图2为B2h-X2尸带系辐射光谱的试验(600lines・mid光栅)与理论计算结果，实验状态及电子能级间的跃迁标记在图2中门和心收犒日期：2009-06-08,修订日期:2009-09-16基金项目：国家自然科学基金项目(10772187)资助作者简介：彭志敏.1981年生，中国科学院力学研究所博士研究生审通讯联系人e-mail:qsyang@imech.ac.cnVac
7、uumPumpFig.2SpectraofB2E+-X2E+bandsforA1Oradical(a):Shocktubeexperiment;(b):NumericalcalculationFig.lExperimentaldiagramofshocktubeandopticalmulti-channelanalyzer分别为激波管⑤区高温空气的温度和密度。B2r+-%2带系辐射光谱的屮心波长为484.35nm,由于B22'+态能级较低，电子在较低的温度下即可激发到B2才态上，因此B2严2J带系是A10自由基最主要的辐射谱带。由图2(a)可知，
8、A10自由基B2^-X2^带系在460〜530nm波长范围内有三支非常强烈的辐射谱带(A心1,0,-1),其中Ay=0支谱带辎射强度最大
