Fulltext

Optical emission spectroscopy for studying the exploding copper wire plasma parameters in distilled water

طيف الانبعاث الضوئي لدراسة معاملات بلازما سلك النحاس المتفجر في الماء المقطر

Hammad R. Humud حمد رحيم حمود --- Sawsan Hussein سوسن حسين عبدالله

Iraqi Journal of Physics المجلة العراقية للفيزياء
ISSN: 20704003 Year: 2017 Volume: 15 Issue: 35 Pages: 142-147
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

This work aims to study the exploding copper wire plasma parameters by optical emission spectroscopy. The emission spectra of the copper plasma have been recorded and analyzed The plasma electron temperature (Te), was calculated by Boltzmann plot, and the electron density (ne) calculated by using Stark broadening method for different copper wire diameter (0.18, 0.24 and 0.3 mm) and current of 75A in distilled water. The hydrogen (Hα line) 656.279 nm was used to calculate the electron density for different wire diameters by Stark broadening. It was found that the electron density ne decrease from 22.4×1016 cm-3 to 17×1016 cm-3 with increasing wire diameter from 0.18 mm to 0.3 mm while the electron temperatures increase from 0.741 to 0.897 eV for the same wire diameters. The optical emission spectrum (OES) emitted from the plasma have Hα line, small peak at 590 nm corresponding to sodium and others peaks belong to Cu I. The relationship between the plasma electron temperature, emission line intensity and number density with the formed copper nanoparticles size and concentration were studied. It was found that the nanoparticles concentration increase with emission line intensity while its size decrease. It can be conclude the existence of a controlled relationship between the plasma parameters and the formed nanoparticles concentration and size.

يهدف هذا البحث الى دراسة معاملات بلازما سلك النحاس المتفجر كهربائيا بطيف الانبعاثات الضوئي. الطيف المنبعث من بلازما النحاس يسجيل ويحلل، وتحسب درجة حرارة الالكترون باستعمال معادلة بولتزمان و كثافة الالكترونات من معادلة ستارك ولاقطار مختلفة من اسلاك النحاس (0.18, 0.24, 0.3) ملم وتيار 75 أمبير في الماء المقطر. واستعملت قمة الهيدروجين Hα عند 656.275 نانومتر لحساب كثافة الالكترون ولاقطار مختلفة من الاسلاك وجد ان كثافة الالكترون تقل من 1016 × 22.4الى17×1016 cm-3 مع زيادة قطر السلك من 0.18 الى 0.3 ملم بينما درجة حرارة الالكترون تزداد من 0.741 الى 0.897 الكترون فولت لنفس الاقطار. طيف الانبعاث الضوئي للبلازما يمتلك قمة تعود للهايدروجين واخرى صغيرة عند 590 نانومتر تعود للصوديوم وقمم اخرى لذرة النحاس. تم دراسة العلاقة بين درجة حرارة الالكترون وشدة خطوط الانبعاث والكثافة الالكترنات مع حجم وتركيز الجسيمات النانوية المتكونة من خلال الدراسة وجد ان تراكيز الجسيمات النانوية تزداد مع زيادة شدة خط النبعاث ويقل حجمها.

Keywords

Exploding wire --- spectroscopy --- Boltzmann plot --- plasma characteristics.