Ударная труба УТС

Установка предназначена для изучения физико-химических процессов в чистых газах и газовых смесях при температурах от 1000 до 60000 K и давлениях от 0,1 до 10 атм. Основной методикой исследований является использование абсорбционных и эмиссионных методов.

На установке выполнены измерения времени колебательной релаксации и скорости диссоциации кислорода при температурах до 10800 K. Проводятся исследования интегральных и временных характеристик излучения воздуха и его компонентов, а также смесей газов, соответствующих атмосферам Марса и Венеры, в видимом, ультрафиолетовом и вакуумном ультрафиолетовом диапазонах спектра при скоростях ударных волн от 4 до 8,5 км/с. Труба имеет внутренний диаметр 50 мм, камера низкого давления имеет длину 4 м, две измерительные секции и заканчивается демпферным баком. Скорость ударных волн измеряется пьезоэлектрическими датчиками, установленнвми непосредственно в измерительных секциях. Схема установки представлена на рисунке.

Ударная труба УТС. 1 – свеча; 2 – диафрагма; 3 – ножи; 4 – баллоны с газом высокого давления; 5 – промежуточная мерная емкость для рабочего газа; 6 – пьезодатчики; 7 – оптические окна; 8 – дейтериевая лампа; 9 – оптическая система видимого диапазона; 10 – оптическая система ВУФ диапазона; 11 – лазер, дейтериевая или ртутная лампа; 12 – диффузионный насос; 13 – турбомолекулярный насос.

Труба откачивается безмасляным постом Drytel 1025 до остаточного давления 1×10^-4 Торр. В ближайшее время предполагается провести модернизацию установки, с возможностью обеспечения откачки трубы до остаточного давления не хуже 1×10^-6 Торр.

Для регистрации сигналов поглощения или излучения газа за фронтом ударной волны в области вакуумного ультрафиолета используется вакуумный монохроматор ВМ-1 с фокусным расстоянием f = 500 мм, работающий по схеме Сейя-Намиока. При регистрации спектрального распределения излучения в качестве приемника излучения используется высокочувствительная скоростная камера для регистрации спектров быстропротекающих процессов ЛЕГА-ВУФ, содержащая:

ЭОП поколения 2,
ПЗС матрицу, имеющую:
- количество активных пикселей — 1392×1032;
- размер поля ПЗС матрицы — 8,98 мм×6,65 мм;
- динамический диапазон АЦП — 12 бит;
- диапазон спектра — 115…650 нм.

При регистрации излучения в видимом диапазоне спектра во второй измерительной секции в качестве спектрального прибора используется монохроматор, работающий по вертикальной схеме Черни-Турнера, фокусное расстояние прибора составляет 300 мм. Обратная дисперсия при работе с дифракционной решеткой 300 штрихов/мм составляет 11 нм/мм. При регистрации спектрального распределения излучения в качестве приемника излучения используется многоканальный оптический регистратор спектра МОРС-1/2048. Его характеристики представлены ниже:

ПЗС-линейка ILX 511 фирмы Sony;
2048 пикселей размером 13,7×200 мкм каждый
Минимальное время экспозиции ПЗС камеры — 10 мс;
Диапазон спектра — 350…900 нм.
При регистрации временного поведения излучения в качестве приемника излучения используется ФЭУ 77348 фирмы ORIEL Instruments. Спектральный диапазон чувствительности ФЭУ данного типа составляет 160…800 нм.
Все экспериментальные данные калибруются в абсолютных единицах Вт/(см³·мкм·ср) методом сравнения с излучением дейтериевой лампа «Hamamatsu» для системы ВУФ-диапазона и лампы накаливания СИ-10 при регистрации видимого диапазона спектра.