Det overordnede mål med dette eksperiment er at opnå emissionsspektret af en genereret lynbue. Denne metode kan hjælpe med at forstå underliggende lynmekanismer, dens interaktion med luften og dens interaktion med andre elementer i det omgivende miljø. Den største fordel ved denne teknik er, at den ikke er påtrængende og ikke forstyrrer lynbuen.
At hjælpe mig med at demonstrere proceduren vil være Chris Stone, Lightning Laboratory manager. Dette eksperiment bruger lyngeneratoren i Morgan-Botti Lightning Lab fra Cardiff University. Lynet genereres i et elektromagnetisk impulsafskærmet kammer.
Inde i kammeret er der en lynplatform. Riggen har støtte til bue-genererende elektroder. To meter fra riggen er et stativ, der understøtter en lille fiberoptisk.
Fiberen er indsamlet og rettet mod udledning regionen. Den fiberoptiske udfører lys til et andet kammer på toppen af den første,inde i kammeret er en computer-kontrolleret spektrograf system. Fiberoptiske ender på systemets lyse kabinet.
De to kamre, apparatet er forbundet med hver af dem, og den forbinder fiber er afbildet i denne skematisk. Spektrografsystemet er baseret på en Czerny-Turner konfiguration med en brændvidde på 30 centimeter. Lys fra fiberen passerer gennem en justerbar 100-mikrometer slids.
Tre spejle og en drejelig rist reflektere lys ind i et digitalt kamera, der opererer på minus 70 grader Celsius. Den spektrale opløsning er 0,6 nanometer i en 140-nanometer subrange. Forbered elektroder lavet af et passende materiale.
Dette eksperiment bruger et par wolfram halvkugler med en diameter på 60 millimeter. Forberedelse af elektroderne kræver fnugfri klude, et sonisk vandbad og en række sandpapir og polerkludkvaliteter. Rengør en elektrode ad gangen;begynd med groft sandpapir og gnid elektroden i fem minutter.
Når du er færdig, placere halvkugle i et rum-temperatur soniske bad. Efter 10 minutter skal du bære rene handsker og fjerne halvkuglen. Tør det af med en fnugfri klud.
Gentag rub-and-clean processen med finere kvaliteter af sandpapir. Målet er at fjerne forurenende stoffer og opnå en god polish for forsøget. Når begge elektroder er rene, tage dem til kammeret til montering.
I dette eksperiment, når de er monteret, elektroderne er adskilt af 14 millimeter. I elektrodekammeret skal du placere fiberoptiske kammeret for at se midten af elektrodehullet. Via en kontrolcomputer skal du starte spektrografsystemet og flytte dets rist til udgangspositionen på 450 nanometer, og derefter placere en kalibreringskilde i den åbne ende af fiberoptiske og tænde den.
Optimer signalet på kontrolcomputeren, og optag spektrene. Sluk og fjern kalibreringskilden. Find bølgelængderne for kildens kendte toppe til kalibrering, i dette tilfælde på bagsiden af enheden.
Indtast disse værdier i spektrografkontrolsoftwaren til automatisk kalibrering. Fortsæt ved at placere risten til den næste underrang, som skal overlappe den første, og derefter returnere kalibreringskilden til forsiden af fiberoptiske for at kalibrere dette område. Gentag kalibreringstrinne over det ønskede bølgelængdeområde.
For forsøget skal du lukke elektrodekammerets dør og sikre, at den er let stram. Gå derefter til lyngeneratorens kontrolrum. Sørg for, at døren er sikret.
Inde, tænde lyngeneratoren, derefter henvende sig til computerne for at styre og overvåge eksperimentet. Brug software på kontrolcomputeren til at flytte spektrografristen til startpositionen på 450 nanometer, og brug derefter kameraet til at tage et baggrundsbillede. Vælg derefter bølgeformen, i dette tilfælde en med en 100-kilo-amp-top.
Når spektrografen udløses af lynhændelsen, skal du begynde at oplade systemet og overvåge opladningsniveauet. Når opladningen er færdig, er systemet klar. Sæt på høreværn, før du starter en nedtælling.
Tryk på knappen for at udløse lynet. Kort efter lysbuen vises lynbølgeformen i lyngeneratorens kontrolsoftware. Desuden vil spektrene blive vist i spektrografsoftwaren.
Fortsæt ved at tage yderligere tre målinger med risten ved 450 nanometer, og flyt derefter risten til sin næste position, 550 nanometer. Gentag målinger på denne position og på hver af de andre i det ønskede område af bølgelængder. Disse data er fra en 100-kilo-amp laboratorium-genereret lynbue.
Det er resultatet af gennemsnit den målte spektre af hver underrang og syning underrederne sammen. Her er de samme data vist som en intensitet plot med de fremtrædende toppe identificeret gennem sammenligning med en database. Nitrogen, ilt, argon og heliumlinjer vises på grund af deres tilstedeværelse i atmosfæren.
Wolfram vises på grund af elektroden. Selvom denne metode kan give indsigt i genererede lynbuer, kan den også anvendes på andre hurtige elektriske udledninger såsom højspændingsnedledning og gnister. Efter at have set denne video, bør du have en god forståelse af, hvordan du optager lynspektre fra genererede lynbuer eller fra enhver anden hurtig elektrisk udledning.