Spectroscopic Measurement of Electron Concentration in Shock-Heated Gas
Abstract
The results of spectroscopic measurements of the equilibrium electron concentration behind a strong shock wave in argon at a shock velocity of 4.2 km/s and a pressure ahead of the wave front of 5 Torr are presented. Similar measurements are carried out in oxygen, nitrogen and air in the velocity range from 8.3 to 11.3 km/s at an initial pressure of 0.25 Torr. The measurement method is based on the analysis of the broadening of the line of the hydrogen atom Hβ of the Balmer series in the spectrum of the integral radiation density of the gas under study, to which a small amount of hydrogen is added (about 1%). The dependence of the electron concentration on the shock wave velocity in oxygen, nitrogen and air has been established. The results obtained are compared with the available experimental and calculated data.
About the Authors
P. V. KozlovRussian Federation
Moscow
I. E. Zabelinskii
Russian Federation
Moscow
N. G. Bykova
Russian Federation
Moscow
G. Ya. Gerasimov
Russian Federation
Moscow
V. Yu. Levashov
Russian Federation
Moscow
References
1. J. S. Shang, S. T. Surzhikov. Prog. Aerospace Sci., 53 (2012) 46—65
2. N. G. Bykova, K. S. Gochelashvily, D. M. Karfidov, G. F. Makarenko, A. K. Senatorov, K. F. Sergeichev, O. P. Shatalov, I. E. Zabelinskii. Appl. Opt., 56, N 10 (2017) 2597—2603
3. D. Luís, V. Giangaspero, A. Viladegut, A. Lani, A. Camps, O. Chazot. Acta Astronaut., 212 (2023) 408—423
4. O. Uyanna, H. Najafi. Acta Astronaut., 176 (2020) 341—356
5. Е. В. Ступоченко, С. А. Лосев, А. И. Осипов. Релаксационные процессы в ударных волнах, Москва, Наука (1965) 228—248 [Y. V. Stupochenko, S. A. Losev, A. I. Osipov. Relaxation in Shock Waves, Springer, New York (1967)]
6. S. Nomura, T. Kawakami, K. Fujita. J. Thermophys. Heat Transf., 35, N 3 (2021) 518—523
7. П. А. Власов, Ю. К. Карасевич, И. Л. Панкратьева, В. А. Полянский. Физ.-хим. кинетика в газ. динамике, 6, № 1 (2008) 1—32 [P. A. Vlasov, Yu. K. Karasevich, I. L. Pankrat’eva, V. A. Polyansky. Phys.-Chem. Kinet. Gaz. Dynam., 6, N 1 (2008) 1—32]
8. J. S. Lim, Y. J. Hong, B. Ghimire, J. Choi, S. Mumtaz, E. H. Choi. Results in Phys., 20 (2021) 103693
9. В. А. Ждановский, В. Н. Снопко. Материалы II Белорусского космического конгресса, 25—26 октября 2005 г., Минск, ОИПИ НАН Беларуси (2005) 11—15
10. P. V. Kozlov, I. E. Zabelinsky, N. G. Bykova, G. Ya. Gerasimov, V. Yu. Levashov, Yu. V. Tunik. Acta Astronaut., 194 (2022) 461—467
11. П. В. Козлов, И. Е. Забелинский, Н. Г. Быкова, В. Ю. Левашов, Г. Я. Герасимов. Журн. прикл. спектр., 88, № 2 (2021) 244—248 [P. V. Kozlov, I. E. Zabelinskii, N. G. Bykova, V. Yu. Levash- ov, G. Ya. Gerasimov. J. Appl. Spectr., 88, N 2 (2021) 306—310]
12. И. Е. Забелинский, Н. Г. Быкова, П. В. Козлов, В. Ю. Левашов, Г. Я. Герасимов. Журн. прикл. спектр., 89, № 1 (2022) 79—83 [I. E. Zabelinskii, N. G. Bykova, P. V. Kozlov, V. Yu. Levashov, G. Ya. Gerasimov. J. Appl. Spectr., 89, N 1 (2022) 56—59]
13. П. В. Козлов, И. Е. Забелинский, Н. Г. Быкова, Г. Я. Герасимов, В. Ю. Левашов. Изв. РАН. МЖГ, № 5 (2023) 138—146 [P. V. Kozlov, I. E. Zabelinsky, N. G. Bykova, G. Ya. Gerasimov, V. Yu. Levashov. Fluid Dynamics, 58, N 5 (2023) 960—967
14. M. Konjević, M. Ivković, N. Sakan. Spectrochim. Acta Part B, 76 (2012) 16—26
15. M. A. Gigosos, V. Cardeñoso. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys., 29 (1996) 4795—4838
16. M. A. Gigosos, M. A. Gonzalez, V. Cardeñoso. Spectrochim. Acta Part B, 58 (2003) 1489—1504
17. I. I. Glass, W. S. Liu. J. Fluid. Mech., 84 (1978) 55—77
18. Y. Wang, F. Xie, S. Ma, L. Dong. Opt. Lasers Eng., 93 (2017) 164—170
19. M. G. Kapper, J.-L. Cambier. J. Appl. Phys., 109 (2011) 113308
20. V. A. Gorelov, L. A. Kildushova, A. Yu. Kireev. AIAA Paper, N 94-2051 (1994) 1—11
21. B. A. Cruden. J. Thermophys. Heat Transf., 26 (2012) 222—230
22. B. E. Cherrington. Plasma Chem. Plasma Process, 2 (1982) 113—140
Review
For citations:
Kozlov P.V., Zabelinskii I.E., Bykova N.G., Gerasimov G.Ya., Levashov V.Yu. Spectroscopic Measurement of Electron Concentration in Shock-Heated Gas. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2024;91(4):540-545. (In Russ.)