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摘 要：光谱法是等离子体特性诊断的重要方法。本文讨论了等离子体光谱诊断的基本概念，重点对利用光谱法诊断等离子体的电子温度的原理进行了分析。本讨论对等离子体光谱诊断具有一定的参考价值。
关键词：光谱法；等离子体诊断；电子温度
一、引言
等离子体被认为是物质的第四种存在形态，其特征跟气体最接近。但等离子体的化学性能、物质状态又跟固、液、气三态有明显的差异，故等离子体是独立出来的一种物质状态。等离子体的组成包括电子、正电离子，其中还可能存在中性的原子或分子等多种粒子。等离子体的研究需要大量物理和化学知识的结合。随着科学技术的不断进步，等离子体的应用也越来越广泛，因此等离子体特性的诊断技术也需要不断提升。
诊断一词源于医学。等离子体特性诊断（plasma diagnostics）是通过观察等离子体的物理现象，通过一系列方式来对等离子体的表现进行测量和分析，以得到等离子体自身的参量，用等离子体特征参量来描述自身特性的科学技术。等离子体自身参量的测量过程称为等离子体特性诊断。
等离子体特性诊断需要测量的参量包括宏观和微观两类物理量。具体来说，微观参量有电子频率、电子温度等；宏观参量有等离子体密度、压强、电导率等一系列描述等离子体特性的物理量。想诊断等离子体的不同特性需要测得不同的参数，根据需测参数的不同再参考电子密度和温度的范围，来选取相应的诊断方法。常用的诊断方法有光谱法、探针法和微波法等，这些方法要根据不同的情况加以使用。本文将对最常见的光谱法进行理论分析和讨论。
二、等离子体光谱诊断的基本原理
光谱法是等离子体特性诊断中最常使用的方法，该方法是由H·Mike等人在20世紀50年代正式提出的。光谱法的基本原理是通过观察等离子体发射或吸收的光谱来诊断说明等离子体本身的性质。光谱法提出后在宇宙研究上得到广泛应用。后来，物质的提炼、产品热加工、能源利用等领域的实验都引用了光谱法诊断等离子体的特性。
用光谱法测量温度，一般会将要研究的等离子体放在光薄状态的局部热力学平衡环境中。局部的意义是指一块区域，该区域从宏观上来说微不足道，但从微观上看这块区域又是无边无际的。试验中使用光谱法，一般先测量等离子体发射或吸收光谱的谱线位移、谱线的强度、谱线的加宽等，进而分析得到描述等离子体特性所需的参数。下面主要对等离子体电子温度的测量原理进行分析总结。
三、测量电子温度的具体方法
1. 谱线加宽法测量电子温度
很多原因都可以导致等离子体发射或吸收光谱的谱线加宽，有一些我们可以认为谱线加宽是由一个条件导致的，这种情况下可以使用谱线加宽法测得电子温度。根据具体情况的不同，该方法又可分成多普勒加宽法测温和斯塔克加宽法测温两种。
当等离子体中的粒子密度小、压强低时，适合使用多普勒加宽法测量电子温度，多普勒效应会引起光谱谱线的加宽。根据多普勒加宽谱线宽度表达式，多普勒加宽的程度与温度成正比。如果温度相同，那么质量小的粒子的谱线加宽程度比质量大的粒子大。所以多普勒加宽法一般用氢谱来进行实验。在用多普勒加宽法测量低温等离子体的电子温度时，由于光谱加宽量很小，一般只有0.001～0.01埃斯特朗，所以要用此法测定低温等离子体的电子温度必须使用高分辨率的光谱仪。
2. 绝对强度法测量电子温度
使用该方法要得到谱线的辐射率，知道了辐射率就能得到发射系数，然后就能得出公式中所有的参量，再利用绝对强度法测温的关系式就可以算出电子温度。
对于火焰而言，其外焰高温部分是透明等离子体，这种温度在3000K以下的透明等离子体通常使用谱线反转法测温。高温等离子体测温常用连续谱法，但测量高温等离子体电子温度的误差很大，因为其光谱的特征是由很多原因导致的，所以不容易判别温度对谱线的影响。对于温度在K以上的氩等离子体，其电子温度测量最适合用离轴峰值法，这个方法的使用需要确定一条谱线，并知道其发射系数的分布。
3. 相对强度法测量电子温度
相对强度法利是根据玻尔兹曼分布，通过两条谱线强度对比的方法得到电子温度。该方法的测量精度优于绝对强度法。
四、总结
光谱法诊断等离子体最显著的特点是不用接触被测物体，在低温等离子体的诊断中该方法应用最为广泛，诊断的效率较高，并且使用该方法还可以通过配置计算机来实现等离子体诊断数据的批量处理和自动检测，大大提高等离子体的诊断效率。因此，本讨论对光谱法等离子体诊断具有参考价值。
参考文献：
[1]王利娟.等离子体的概念、分类及基本特性[J].宜宾学院学报，2009（6）.
[2]吴蓉，李燕，朱顺官，等.等离子体电子温度的发射光谱法诊断[J].光谱学与光谱分析，2008（4）.
[3]刘晓东，郑晓泉，张要强，等.低温等离子体的诊断方法[J].绝缘材料，2006（2）.
关键词：光谱法；等离子体诊断；电子温度
一、引言
等离子体被认为是物质的第四种存在形态，其特征跟气体最接近。但等离子体的化学性能、物质状态又跟固、液、气三态有明显的差异，故等离子体是独立出来的一种物质状态。等离子体的组成包括电子、正电离子，其中还可能存在中性的原子或分子等多种粒子。等离子体的研究需要大量物理和化学知识的结合。随着科学技术的不断进步，等离子体的应用也越来越广泛，因此等离子体特性的诊断技术也需要不断提升。
诊断一词源于医学。等离子体特性诊断（plasma diagnostics）是通过观察等离子体的物理现象，通过一系列方式来对等离子体的表现进行测量和分析，以得到等离子体自身的参量，用等离子体特征参量来描述自身特性的科学技术。等离子体自身参量的测量过程称为等离子体特性诊断。
等离子体特性诊断需要测量的参量包括宏观和微观两类物理量。具体来说，微观参量有电子频率、电子温度等；宏观参量有等离子体密度、压强、电导率等一系列描述等离子体特性的物理量。想诊断等离子体的不同特性需要测得不同的参数，根据需测参数的不同再参考电子密度和温度的范围，来选取相应的诊断方法。常用的诊断方法有光谱法、探针法和微波法等，这些方法要根据不同的情况加以使用。本文将对最常见的光谱法进行理论分析和讨论。
二、等离子体光谱诊断的基本原理
光谱法是等离子体特性诊断中最常使用的方法，该方法是由H·Mike等人在20世紀50年代正式提出的。光谱法的基本原理是通过观察等离子体发射或吸收的光谱来诊断说明等离子体本身的性质。光谱法提出后在宇宙研究上得到广泛应用。后来，物质的提炼、产品热加工、能源利用等领域的实验都引用了光谱法诊断等离子体的特性。
用光谱法测量温度，一般会将要研究的等离子体放在光薄状态的局部热力学平衡环境中。局部的意义是指一块区域，该区域从宏观上来说微不足道，但从微观上看这块区域又是无边无际的。试验中使用光谱法，一般先测量等离子体发射或吸收光谱的谱线位移、谱线的强度、谱线的加宽等，进而分析得到描述等离子体特性所需的参数。下面主要对等离子体电子温度的测量原理进行分析总结。
三、测量电子温度的具体方法
1. 谱线加宽法测量电子温度
很多原因都可以导致等离子体发射或吸收光谱的谱线加宽，有一些我们可以认为谱线加宽是由一个条件导致的，这种情况下可以使用谱线加宽法测得电子温度。根据具体情况的不同，该方法又可分成多普勒加宽法测温和斯塔克加宽法测温两种。
当等离子体中的粒子密度小、压强低时，适合使用多普勒加宽法测量电子温度，多普勒效应会引起光谱谱线的加宽。根据多普勒加宽谱线宽度表达式，多普勒加宽的程度与温度成正比。如果温度相同，那么质量小的粒子的谱线加宽程度比质量大的粒子大。所以多普勒加宽法一般用氢谱来进行实验。在用多普勒加宽法测量低温等离子体的电子温度时，由于光谱加宽量很小，一般只有0.001～0.01埃斯特朗，所以要用此法测定低温等离子体的电子温度必须使用高分辨率的光谱仪。
2. 绝对强度法测量电子温度
使用该方法要得到谱线的辐射率，知道了辐射率就能得到发射系数，然后就能得出公式中所有的参量，再利用绝对强度法测温的关系式就可以算出电子温度。
对于火焰而言，其外焰高温部分是透明等离子体，这种温度在3000K以下的透明等离子体通常使用谱线反转法测温。高温等离子体测温常用连续谱法，但测量高温等离子体电子温度的误差很大，因为其光谱的特征是由很多原因导致的，所以不容易判别温度对谱线的影响。对于温度在K以上的氩等离子体，其电子温度测量最适合用离轴峰值法，这个方法的使用需要确定一条谱线，并知道其发射系数的分布。
3. 相对强度法测量电子温度
相对强度法利是根据玻尔兹曼分布，通过两条谱线强度对比的方法得到电子温度。该方法的测量精度优于绝对强度法。
四、总结
光谱法诊断等离子体最显著的特点是不用接触被测物体，在低温等离子体的诊断中该方法应用最为广泛，诊断的效率较高，并且使用该方法还可以通过配置计算机来实现等离子体诊断数据的批量处理和自动检测，大大提高等离子体的诊断效率。因此，本讨论对光谱法等离子体诊断具有参考价值。
参考文献：
[1]王利娟.等离子体的概念、分类及基本特性[J].宜宾学院学报，2009（6）.
[2]吴蓉，李燕，朱顺官，等.等离子体电子温度的发射光谱法诊断[J].光谱学与光谱分析，2008（4）.
[3]刘晓东，郑晓泉，张要强，等.低温等离子体的诊断方法[J].绝缘材料，2006（2）.