RU2806821C1 - Способ синхронного измерения параметров плазмы в ударной трубе - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к физике изучения электрических и эмиссионных свойств газа в широком диапазоне температур и давлений. Технический результат - обеспечение возможности измерения электрических и оптических параметров плазмы в один момент времени и в одном измерительном сечении с высокой временной и пространственной точностью. Способ синхронного измерения параметров плазмы в ударной трубе, в стенке которой через технологическое отверстие установлен измерительный зонд, представляющий собой полую металлическую трубку зонда Ленгмюра с размещенным внутри нее оптическим волокном, предусматривает подачу гелия и гремучей смеси в камеру высокого давления, подачу и воспламенение гремучей смеси, в результате сжигания которой обеспечивают формирование плоской ударной волны, регистрацию зондовой вольтамперной характеристики зондом Ленгмюра, и последующим определением значений электрических параметров плазмы, с одновременной регистрацией оптическим волокном излучения плазмы в том же измерительном сечении ударной трубы с последующим определением оптических параметров плазмы на основе зарегистрированного излучения. Благодаря пространственной и временной одновременности проводимых измерений существенно повысилась надежность и достоверность получаемых экспериментальных данных, а также расширился набор измеряемых в ходе эксперимента величин как до прихода плазмы, так и в момент прихода плазмы в измерительное сечение. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники

Заявляемое изобретение относится к физике изучения электрических и эмиссионных (излучательных) свойств газа в широком диапазоне температур и давлений. Измерение излучательных и электрических характеристик газов необходимо для решения научных и технических проблем, например, связанных с процессами, которые происходят вблизи поверхности летательных аппаратов при спуске их в атмосфере Земли и, возможно, других планет. В частности, указанные измерения могут быть использованы при выборе материалов для термической защиты спускаемых космических аппаратов. Заявляемое изобретение повысит точность и достоверность используемых физико-химических моделей, описывающих неравновесные процессы и рассчитывающих электронную температуру и концентрацию электронов.

Уровень техники

В известных экспериментах по измерению потенциала плазмы, например, в ударных волнах, используется зонд Ленгмюра, однако не измеряется эмиссия (излучение) плазмы (Nomura, S., Kawakami, T., and Fujita, K., “Nonequilibrium Effects in Precursor Electrons Ahead of Shock Waves,” Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol. 35, No. 3, 2021, pp. 518-523. https://doi.org/10.2514/1.T6057) При этом в классических устройствах по измерению потенциала плазмы в ударных волнах, использующих зонд Ленгмюра, измерение потенциала осуществляют с временным разрешением 450 нс для скорости 10 км/с. Также в этих экспериментах отсутствуют измерения спектральных характеристик исследуемых газов (плазмы).

Из уровня техники известен способ измерения интенсивности излучения и электронной температуры в области перед сильной ударной волной (В. А. Горелов, Л. А. Кильдюшова, Том V 1974 №2 Ученые записки ЦАГИ) (https://findpatent.ru/magazine/030/303375.html). Регистрация излучения проводилась в оптическом окне электроразрядной ударной трубы с помощью фотоумножителя. Для определения температуры электронного газа измерялась вольт-амперная характеристика системы трех плоских зондов, расположенных в отдельной измерительной секции.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению при измерениях потенциала и излучения в газе, является способ измерения потенциала и излучения газа, нагретого микроволновым излучением, раскрытый в Chi Chen, Wenjie Fu, Chaoyang Zhang, DunLu, Meng Han and Yang Yan, Langmuir Probe Diagnostics with Optical Emission Spectrometry (OES) forCoaxialLine, MicrowavePlasmaAppl. Sci. 2020, 10(22), 8117.

Однако в данном способе измерения потенциала и излучения проводят в разных точках газового потока, а именно, в разных измерительных сечениях, т.е. не синхронно, а последовательно.

Измерения значений потенциала зонда дают возможность определить концентрацию электронов [M. A. Hassouba, A. R. Galaly, and U. M. Rashed, “Analysis of Cylindrical Langmuir Probe Using Experiment and Different Theories,” Plasma Physics Report, vol. 39, no. 3, pp. 255-262, 2013; В. А. Горелов, Л. А. Кильдюшова, и В. М. Чернышев, “Об измерении ионизации воздуха за сильными ударными волнами,” Теплофизика Высоких Температур, vol. 21, no. 3, pp. 449-453, 1983].

Концентрация электронов в исследуемой плазме (опосредованно - потенциал плазмы) является важной величиной, поскольку именно столкновения с электронами оказывают существенное влияние на параметры плазмы за фронтом ударной волны (M. G. Kapperand J.-L. Cambier, “Ionizing shock sinargon. Part I: Collisional-radiative model and steady-state structure,” J. Appl. Phys., vol. 109, no. 11, p. 113308, Jun. 2011) даже на начальном участке. Таким образом, сразу после прихода ударной волны до момента лавинного нарастания интенсивности излучения (V. Y. Levashov, P. V. Kozlov, N. G. Bykova, and I. E. Zabelinskii, “Argon Plasma Radiation Features at the Initial Stage behind a Shock Wave Front,” Russ. J. Phys. Chem. B, vol. 15, no. 1, pp. 56-62, 2021). Как отмечается в (H.Petschek and S. Byron, “Approach to equilibrium ionization behind strong shock waves in argon,” Ann. Phys. (N. Y)., vol. 1, no. 3, pp. 270-315, 1957) ионизация за счет столкновений атомов с электронами является доминирующим механизмом в значительной части ионизационного процесса. В этой связи измерение концентрации электронов представляется крайне важным.

Кроме этого, для построения корректной вычислительной модели ударно нагретого (высокотемпературного) газа необходима информация не только о концентрации электронов в газе, но и данные об интенсивности излучения исследуемого газа в различных спектральных диапазонах, поскольку, именно присутствующие в исследуемой области электроны вносят основной вклад в изменение концентрации излучающих состояний (В. Ю. Левашов, П. В. Козлов, Н. Г. Быкова, И. Е. Забелинский «Особенности излучения аргоновой плазмы на начальном этапе за фронтом ударной волны». Химическая физика, 40(1):16-23, 2021). Принципиальным моментом является одновременное (т.е. в один и тот же момент времени) определение концентрации электронного газа и интенсивности излучения в конкретной пространственной точке. Такое одновременное пространственно-временное измерение необходимо, поскольку концентрация электронов и заселенность возбужденного состояния существенно изменяются во времени и пространстве. Как следствие, данные, полученные из различных пространственных и временных точек, не могут дать надежную информацию, необходимую для построения корректной вычислительной модели.

Одной из наиболее перспективных методик, позволяющей получать такого рода информацию является применение зондовых методов исследования.

Известно, что с помощью оптического волокна регистрируют либо спектры излучения низкотемпературной плазмы, либо эволюцию во времени излучения в определенной области спектра (Yamada, G., Otsuta, S., Matsuno, T., and Kawazoe, H., “Temperature Measurements of CO2 and CO2-N2 Plasma Flows around a Blunt Body in an Arc-Heated Wind Tunnel,” Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan, Vol. 11, pp. 87-91, 2013; Kjellander M, Tillmark N and Apazidis N 2012 Energy concentration by spherical converging shocks generated in a shock tube Phys. Fluids 24 126103 (https://doi.org/10.1063/1.4772073)).

В то же время, известно, что с помощью одиночного зонда Ленгмюра регистрируют вольт-амперные характеристики, по которым определяют концентрации электронов и их температуры (Wang, S. etal. (2005).Measurement of electron density profile behind strong shock waves with a Langmuir probe. In: Jiang, Z. (eds) Shock Waves. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-27009-6_39).

Однако, в уровне техники отсутствуют сведения о возможности одновременного измерения указанных параметров плазмы, то есть как электрических параметров плазмы (концентрацию, температуру) зондовой методикой, так и оптических, излучательных характеристик плазмы (значения интенсивности излучения плазмы, панорамные спектры излучения и временную эволюцию излучения), из той же области пространства.

Указанные измерения до настоящего момента осуществляют по отдельности в разных пространственных точках измеряемой плазмы.

Таким образом, техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в необходимости преодоления недостатков, присущих вышеуказанным аналогам и прототипу, за счет создания способа, обеспечивающего возможность одновременного измерения параметров плазмы для дальнейшего определения концентрации электронов и интенсивности излучения в плазме в каждой единой пространственной точке.

Краткое раскрытие сущности заявляемого изобретения

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в обеспечении возможности измерения электрических и оптических параметров плазмы в один момент времени и в одном измерительном сечении с высокой временной и пространственной точностью.

Использование данного способа также повышает пространственную точность регистрации ударной или детонационной волны (до 50 мкм), что позволяет обеспечить возможность установления взаимно-однозначного соответствия между моментом прохождения ударной волны мимо измерительного устройства и моментами изменения потенциала плазмы.

Заявленный технический результат достигается в результате применения способа синхронного измерения параметров плазмы в ударной трубе, содержащей камеру высокого давления (КВД), соединенную с камерой низкого давления (КНД), в стенке которой через технологическое отверстие в плоскости поперечного сечения КНД установлен, по меньшей мере, один измерительный зонд, представляющий собой полую металлическую трубку зонда Ленгмюра, внутри которой размещен световод, представляющий собой оптическое волокно, в соответствии с которым обеспечивают:

- подачу гелия и гремучей смеси в КВД,

- подачу и воспламенение гремучей смеси, в результате сжигания которой обеспечивают формирование плоской ударной волны,

- регистрацию зондовой вольтамперной характеристики зондом Ленгмюра, и последующим определением значений электрических параметров плазмы,

- с одновременной регистрацией оптическим волокном излучения плазмы в том же измерительном сечении ударной трубы с последующим определением оптических параметров плазмы на основе зарегистрированного излучения. При этом в качестве электрических параметров плазмы определяют концентрацию электронов в плазме и/или электронную температуру, а в качестве оптических параметров плазмы определяют абсолютные значения интенсивности излучения плазмы. Синхронные измерения проводят с временной точностью до 20 нс и пространственной точностью до 50 мкм.

Краткое описание чертежей

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами, где

на фиг. 1 представлена схема установки, посредством которой реализуют заявляемый способ;

на фиг.2 схематично представлен эскиз измерительного зонда установки;

на фиг.3 представлен эскиз схемы диагностики плазмы с оптическим волокном внутри зонда Ленгмюра;

на фиг. 4 и 5 представлены осциллограммы сигналов с зонда и ФЭУ, зарегистрированные в ударной волне(УВ) в игле с размерами: диаметром- 0,4мм и длиной 5мм. Параметры УВ: начальное давление воздуха 35Па, скорость УВ 10 км/с.

Позициями на фигурах обозначены:

1 - зонд измерительный,

2 - сигнал от световода на фотоэлектронном умножителе (ФЭУ),

3 - уплотнители,

4 - исследуемый объект - низкотемпературная плазма (разряд, ударная волна),

5 - потенциал плазмы,

6 - спектр излучения плазмы (спектральный анализатор),

7 - металлическая трубка,

8 - оптическое волокно.

Осуществление изобретения

Заявляемый способ может быть реализован с использованием известной конструкции ударной трубы и, в качестве опытной реализации, был реализован способ с использованием экспериментального комплекса "Ударная труба" лаборатории "Кинетических процессов в газах" НИИ механики МГУ. Устройство представляет собой модифицированную ударную трубу (УТ), снабженную специально сконструированными средствами измерения. Дальнейшее описание конструкции приведено с использованием примера конкретного выполнения измерений, реализованных в указанных лабораторных условиях.

В частном случае, УТ состоит из трех соединенных торцами секций: камеры высокого давления (КВД/CHP) длиной не более 1.55 м, промежуточной камеры (КПД/CIP) длиной не более 3.5 м и камеры низкого давления (КНД/CLP) длиной не более 3 м. Заявляемое изобретение может быть реализовано и при отсутствии КПД, при непосредственном соединении КВД и КНД. КПД выполняет вспомогательную функцию, не является обязательным элементом ударной трубы и предназначена, в основном, для исключения влияния толкающего газа (водорода) при проведении кинетических исследований. Тем не менее установлено, что наличие КПД в составе ударной трубы приводит к повышению скорости регистрируемой ударной волны на 10-20%. Перечисленные камеры изготовлены из цельных отрезков бесшовной горячедеформированной стальной трубы по ГОСТ 9940-81 (выполненной из стали 12Х18Н10Т), внешним диаметром около 60 мм, толщиной стенок не менее 5 мм. По торцам к секциям приварены воротниковые фланцы, изготовленные, например, из стали 12Х18Н9Т методом горячего прессования. Для реализации опытного образца толщина стенок трубы выбиралась из соображений возможности ручного монтажа и обслуживания ударной трубы двумя сотрудниками лаборатории. Каждая секция размещена на двух юстировочных столиках, закрепленных на стальных стойках, прикрепленных к полу. Между фланцами соседних секций расположены кассеты с диафрагмами. Фланцы стянуты четырьмя болтами 20 мм. Каждая камера снабжена системой напуска и откачки газов. Система напуска КНД состоит из трех баллонов a, b, c объемом 40 л, вакуумметра образцового PD1, трех натекателей VF1-VF3, подключенных к мерному объему CV1, и перепускного вентиля V1 (Ду 10 мм). Откачка системы напуска осуществляется через перепускной вентиль V1 и вентиль V2 безмасляным откачным постом NR. Система напуска гелия в КПД, при ее использовании, состоит из баллона объемом 40 л, натекателя VF4, мерного объема CV3, вакуумметра PD2 и перепускного вентиля V8. Откачка системы напуска гелия производится через перепускной вентиль V8, промежуточную камеру CIP и вентиль V7 форвакуумным насосом NI. Система напуска КВД включает три баллона объемом 40 л, содержащих водород, кислород и гелий. Баллоны натекателями VF5-VF7 и перепускным вентилем V5 соединены с камерой высокого давления. Давление толкающего газа в камере высокого давления контролируется манометрами PD4 и PD5. Манометр PD6 контролирует давление в баллоне с водородом. Вентиль V10 обеспечивает аварийный сброс водорода из камеры высокого давления. Разводка систем напуска осуществлена трубкой из нержавеющей стали ∅3×0.5 мм. Трубка припаяна серебряным припоем ПСР-40 к соответствующим ниппелям вентилей и манометров. Все уплотнения систем напуска изготовлены из фторопласта. Ударная труба снабжена, по меньшей мере, одним измерительным устройством, представляющим собой иглу из нержавеющей стали, внутри которой расположено оптическое волокно в специальной оправе (см. фиг.2, 3). Игла, выполненная в виде металлической трубки, используется как зонд Ленгмюра (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%BE%D0%BD%D0%B4_%D0%9B%D0%B5%D0%BD%D0%B3%D0%BC%D1%8E%D1%80%D0%B0) для регистрации зондовой вольт-амперной характеристики, а световод регистрирует излучение плазмы. Игла установлена в технологическом отверстии в стенке УТ, в камере КНД на расстоянии около 3 м от диафрагмы, разделяющей КПД (или КВД при отсутствии КПД) и КНД. При необходимости количество таких измерительных зондов может быть увеличено, зонды могут быть размещены равномерно по длине КНД. Таким образом, получается, что измерительный зонд со световодом установлен в одном поперечном сечении объема ударной трубы, что обеспечивает возможность с высокой пространственно-временной точностью регистрировать положение газодинамического фронта УВ относительно появления сигнала от зонда. Длина выступающей части зонда внутрь трубы, в область, где проходит УВ, подбирается опытным путем, исходя из требования недопустимости механических повреждений зонда ударной волной. В общем случае зонд выступает внутри полости камеры ударной трубы на глубину от 1 до 10 мм. Зонд электрически изолирован от металлической стенки УТ. Внешний диаметр иглы может составлять от 0,3 мм и более (максимальный диаметр определяется размерами технологических отверстий конкретной ударной трубы). Диаметр оптического волокна 50, 100, 150 мкм, в зависимости от используемой иглы с пропусканием в спектральной области 200-2500 нм.

Регистрируемые вольт-амперные характеристики (ВАХ) измерительного зонда, т.е. зависимости I=f(U) для собираемого зондом тока из плазмы, позволяют определить электрические ее параметры на основе различных моделей движения заряженных частиц вблизи зонда, разработка которых представляет собой основную проблему зондовой диагностики.

Режим работы зонда в плазме характеризуется двумя параметрами, а именно, числом Кнудсена и числом Дебая (M.A. Hassouba, A. R. Galaly, and U. M. Rashed, “Analysis of Cylindrical Langmuir Probe Using Experiment and Different Theories,” Физика Плазмы, vol. 39, no. 3, pp. 289-296, 2013.). Число Кнудсена определяется как отношение средней длины свободного пробега электронов/ионов

- λ _i к радиусу зонда - r _z :

Число Дебая - это отношение радиуса зонда к длине Дебая - λ _D :

где

M. Tichý, M. Šícha, P. David, and T. David, “A Collisional Model of the Positive Ion Collection by a Cylindrical Langmuir Probe,” Contrib. to Plasma Phys., vol. 34, no. 1, pp. 59-68, Jan. 1994.

Таким образом, использование зондов для случая, когда средняя длина свободного пробега электронов и ионов в плазме значительно больше характерного размера зонда, является надежным средством получения информации о свойствах такой плазмы. Известно, что если имеется зонд с отрицательным потенциалом, то вокруг него будут собираться ионы и вокруг зонда образуется положительное облако, потенциал которого равен потенциалу зонда. Однако, в случае, когда средняя длина свободного пробега заряженных частиц становится порядка или меньше характерного размера зонда, сам зонд оказывает существенное влияние на параметры плазмы.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

На первом этапе реализации способа в камеру высокого давления подают газы для формирования исходной газовой смеси. В качестве исходной газовой смеси может быть использована смесь гелий/кислород/водород в стехиометрической концентрации кислорода и водорода, при этом концентрация гелия составляет от 50до 65%. Газы для формирования исходной газовой смеси подают в камеру высокого давления (КВД), при этом сначала КВД заполняют гелием, после чего подают последовательно кислород и водород. Для более быстрого перемешивания газы в КВД могут быть поданы с двух противоположных концов камеры. Затем камеру оставляют для обеспечения перемешивания газов. Время перемешивания для КВД длиной 150 см составляет не менее 60 минут для обеспечения хорошей повторяемости экспериментов. Возможно предварительное приготовление смеси гелия с кислородом в отдельном резервуаре и подача в КВД готовой смеси гелий/кислород и отдельно водород. В таком случае время несколько снижается и, например, для КВД длиной 150 см составит около 40 минут.

Гремучую смесь для поджига подают в форкамеру, в которой выполнены отверстия (перфорация). С использованием автомобильной свечи осуществляют поджиг гремучей смеси в форкамере, искровое воспламенение которой приводит к образованию поперечных волн сжатия, которые выравнивают давление в форкамере. С повышением давления начинается струйное истечение продуктов горения через перфорацию торца форкамеры в основную часть камеры высокого давления, заполненную гремучей смесью с гелием. Близкие по интенсивности и составу струи (поступающие из форкамеры и находящиеся в КВД) обеспечивают однородное в поперечном направлении воспламенение газа в камере высокого давления. Возникающий фронт пламени генерирует практически плоскую ударную волну. После открытия диафрагмы в камере низкого давления формируется ударная волна, которая нагревает газ и излучение от нее ионизирует газ перед волной (в том числе, в области размещения измерительного зонда), что приводит к появлению отрицательного сигнала на зонде (от (-10 мкс), см. на фиг. 4).

На основе вышеописанных измерений ВАХ определяют концентрацию электронов в плазме и/или электронную температуру. Механизм расчета электрических параметров плазмы с учетом вышеописанных измерений ВАХ известен из ряда источников информации, например, из следующих публикаций:

1. Nomura, S., Kawakami, T., and Fujita, K., “Nonequilibrium Effects in Precursor Electrons Ahead of Shock Waves,” Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol. 35, No. 3, 2021, pp. 518-523. https://doi.org/10.2514/1.T6057;

2. Давыденко В. И., Иванов А. А., Вайсен Г. Экспериментальные методы диагностики плазмы. Лекции для студентов физического факультета. часть 1, Новосибирск: НГУ, 1999 г. , 148 с.;

3. Satoshi Nomura, Adrien Lemal, Taito Kawakami, Kazuhisa Fujita Shock-tube Investigation on Precursor Electron ahead of Hypersonic Shock Wave // (2018) AIAA Aerospace Sciences Meeting, doi:10.2514/6.2018-0741.

Потенциал зонда (металлической трубки) относительно земли регистрируют осциллографом (в нашем случае корпус УТ заземлен, а металлическая трубка, в которой находится оптическое волокно, изолирована). Зондовые методы диагностики параметров плазмы, в том числе, используемые и при реализации назначения заявляемого изобретения, описаны, например, в И. Н. Середа, А. Ф. Целуйко, «ЗОНДОВЫЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ПЛАЗМЫ», 2015. Излучение с торца оптического волокна после световода может регистрироваться спектральным прибором, на выходе которого находится, например, ФЭУ для регистрации временной эволюции излучения в выделенном спектральном диапазоне. В дальнейшем, на основе измеренного таким образом излучения плазмы, могут быть получены другие оптические параметры, например, характеризующие абсолютные значения интенсивности плазмы. Механизм расчета оптических параметров плазмы с учетом вышеописанных измерений излучения плазмы известен из ряда источников информации, например, из следующих публикаций:

1. Развитие методики регистрации интенсивности излучения газов за фронтом сильных ударных волн / П. В. Козлов, И. Е. Забелинский, Н. Г. Быкова и др. // Химическая физика. - 2021. - Т. 40, № 8. - С. 26-33»;

2. П. В. Козлов, И. Е. Забелинский, Н. Г. Быкова, Ю. В. Акимов, В. Ю. Левашов, Г. Я. Герасимов, and А. М. Тереза. Развитие методики регистрации интенсивности излучения газов за фронтом сильных ударных волн. Химическая физика, 40(8):26-33, 2021; DOI: 10.31857/S0207401X21080069

3. П. В. Козлов, И. Е. Забелинский, Н. Г. Быкова, Ю. В. Акимов, В. Ю. Левашов, Г. Я. Герасимов, and А. М. Тереза. Методика регистрации интенсивности излучения газов за фронтом сильных ударных волн в области вакуумного ультрафиолета. Химическая физика, 41(9):26-32, 2022. DOI: 10.31857/S0207401X22090047

При исследовании процессов в ударно-нагретых газах важной характеристикой является взаимосвязь между моментом прихода ударной волны и началом излучения (время индукции). Заявляемый способ позволяет определить время индукции с точностью не менее 15 нс для зонда диаметром 0,3 мм при скорости ударной волны 10 км/с.

На приведенной осциллограмме видно, что перед приходом ударной волны в сечение зонда наблюдается изменение сигнала зонда, связанное с фотоионизацией газа. Момент прихода газодинамического фронта ударной волны характеризуется резкой сменой знака потенциала зонда (см. фиг.4, 5). Излучение, поступающее через световод, регистрируется фотоумножителем на выходе монохроматора, или спектроанализатором (ПЗС приемник матрица) на выходе спектрографа, в зависимости от выбранной оптической схемы регистрации. Сигналы с ФЭУ и зонда могут быть зарегистрированы многоканальным осциллографом.

Временное разрешение составляет 20нс, пространственное разрешение 50мкм. Данная точность достигается: во-первых, за счет используемых геометрических размеров зонда и волокна, а, во-вторых, в результате взаимного пространственного расположения зонда и оптического волокна и, в-третьих, определяется скоростью движения плазменного потока.

Благодаря пространственной и временной одновременности проводимых измерений существенно повысилась надежность и достоверность получаемых экспериментальных данных, а также расширился набор измеряемых в ходе эксперимента величин как до прихода плазмы, так и в момент прихода плазмы в измерительное сечение, в нашем случае это до и после прихода УВ. Так, например, появляется возможность получать временную эволюцию электронной концентрации в заданном сечении ударной трубы. Одновременность измерения потенциала и излучения в выбранной точке пространства позволит выполнить корректную обработку получаемых результатов, связанных с неопределенностью определения момента прохождения потока плазмы (в нашем случае ударной волны) мимо измерительного устройства и моментами изменения концентрации электронного газа.

Claims (9)

1. Способ синхронного измерения параметров плазмы в ударной трубе, содержащей камеру высокого давления (КВД), соединенную с камерой низкого давления (КНД), в стенке которой через технологическое отверстие в плоскости поперечного сечения КНД установлен, по меньшей мере, один измерительный зонд, представляющий собой полую металлическую трубку зонда Ленгмюра, внутри которой размещен световод, представляющий собой оптическое волокно, включающий

- подачу гелия и гремучей смеси в КВД,

- подачу и воспламенение гремучей смеси, в результате сжигания которой обеспечивают формирование плоской ударной волны,

- регистрацию зондовой вольтамперной характеристики зондом Ленгмюра, и последующим определением значений электрических параметров плазмы,

- с одновременной регистрацией оптическим волокном излучения плазмы в том же измерительном сечении ударной трубы с последующим определением оптических параметров плазмы на основе зарегистрированного излучения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электрических параметров плазмы определяют концентрацию электронов в плазме и/или электронную температуру.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптических параметров плазмы определяют абсолютные значения интенсивности излучения плазмы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что синхронные измерения проводят с временной точностью до 20 нс.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что синхронные измерения проводят с пространственной точностью до 50 мкм.