闪电通道等离子体发射光谱的实验研究

摘要

利用无狭缝摄谱仪获得了云对地闪电回击过程400～700nm波长范围的光谱，同时利用光学多道分析仪OMA获得了人工触发闪电通道波长在560～670nm范围的光谱。 在谱线辨认和光谱特征分析的基础上，在局部热力学平衡(LTE)条件近似下，根据光谱线相对强度，计算了闪电通道等离子体的温度，同时由saha方程获得了通道等离子体的电子密度，并对通道温度和电子密度随通道高度的变化进行了分析，发现：通道温度和电子密度随高度的升高略有减小趋势，其中，个别高度的温度和电子密度局部变大。可以推断：通道温度和电子密度随高度变化是由于有效通道的扩展速度比先导下行速度慢，导致在地面附近有效通道没有扩展完全，箍缩效应是通道等离子体温度和电子密度发生局部变化的原因，也是闪电产生X射线和中子的主要原因；电子的复合辐射和韧致辐射是闪电光谱连续辐射的主要来源；附着辐射是闪电通道中负离子的主要来源，是电子损耗的主要方式之一，在闪电产生氮氧化物和臭氧的反应中起重要的作用。 在此基础上，结合等离子体理论得到了闪电通道的电导率，由此讨论了通道的导电特性。结果表明，闪电通道是良导体，电子是闪电通道等离子体中电流的主要载体，电流速度大于回击速度：分析了通道电导率与回击电流之间的相关性，由通道电导率，可望提供回击电流的计算值，解决闪电物理研究和雷电防护工程中回击电流难以直接测量的困难。讨论了闪电通道与激光在大气中激发的等离子体通道之间的差异，为激光引雷机制的研究提供了参考数据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第一节引言

第二节 雷电概述

第三节 本工作的意义及内容

参考文献

第二章基本理论概述和实验装置

第一节 实验设备

第二节 理论基础

第三节 闪电光谱的分辨率

参考文献

第三章自然闪电光谱特征

第一节 地闪

第二节 自然闪电通道的温度和电子密度

第三节 闪电通道的辐射特征

参考文献

第四章人工触发闪电光谱特征

第一节 人工引发雷电

第二节人工出发闪电的光谱特征

参考文献

第五章结论与展望

攻读硕士期间发表和参与完成的研究论文目录

致谢