Estudio experimental de alta precisión de las características morfológicas de las tres primeras líneas de la serie paschen del helio ii

Resumen

Objetivo: Realizar un estudio experimental de alta precisión de las caracteristicas morfológicas (anchura y desplazamiento Stark, asimetría y forma del perfíl) de las tres primeras líneas de la serie Paschen del Helio una vez ionizado. Para llevar a cabo dicho estudio se utilizó el montaje experimental del laboratorio de Plasmas de la Universidad de Valladolid y que ha sido referido en multiples publicaciones. Las características principales son: la determinación experimental de la densidad electrónica se realiza mediante interferometría láser a dos longitudes de onda y mediante la anchura Stark de líneas altamente conocidas. La temperatura del plasma se determina mediante el cociente de líneas o mediante diagramas de Boltzmann. Las condiciones del plasma en el caso de las mediciones referidas al presente trabajo fueron: densidad electrónica promedio de 0,7 10^23 m-3 y una temperatura de excitación inferior a 2 eV. Para poder obtener las mediciones de precisión buscadas se realizarón diferentes calibraciones y verificaciones. Primero se calibró la sensibilidad del canal espectroscópico y su dispersión inversa. El valor de esta última para la longitud de onda del P-gamma es de 6,37 pm/canal. Posteriormente se verificó la posición absoluta y relativa de las líneas espectrales en el detector en función de: el tiempo de acumulación del detector, el tiempo desde la puesta en marcha del experimento y el desalineamiento de la lámpara de descargas. La elección de estos puntos de debió a que en un análisis previo se observó que esto parámetros eran los únicos que podían influir en las mediciones. Las conclusiones obtenidas han sido: 1. Se ha realizado un experimento para medir con alta precisión el ensanchamiento Stark de las tres primeras líneas de la serie Pachen del Helio II a densidades electrónicas en el entorno de los 0.6 10^23 m-3 y temperatura de excitación promedio de 2 eV. Esta es la temperatura más baja a la que se han determinado experimentalmente este tipo de parámetros según la bibliografía. 2. Se han aportado datos de la forma funcional de los espectros de las tres líneas (anchura altura mitad, altura un cuarto y altura un octavo) además de la estructura central de la línea P-beta. Es la primera vez, según la bibliografía manejada, que se registra la línea P-gamma con un detector multicanal. 3. Se ha realizado un segundo experimento para medir con alta precisión el desplazamiento de las dos primeras líneas de la serie Paschen del Helio II a densidades electrónicas promedio de 0.6 1023 m-3 y temperaturas de excitación del entorno a los 2 eV. La magnitud de los valores medidos es del entorno de la decena de picómetros en ambos casos. 4. Se ha analizado experimentalmente la asimetría de los perfiles de las líneas P-alpha y P-beta del Helio II observándose que en el caso de línea P-alpha este es simétrico dentro del error experimental. 5. El hecho de que se hayan registrado perfiles simétricos para esta línea pone de manifiesto la alta calidad de las mediciones realizadas, así como del dispositivo experimental, tanto en la parte generadora del plasma como en la parte de registro de espectros y su posterior procesado, debido a que cualquier anomalía en el procesado, desalineamiento, impureza o inhomogeneidad espacio-temporal del plasma dentro del volumen e intervalo temporal de integración considerados, hubiese derivado en perfiles asimétricos de las líneas. 6. Para poder realizar las mediciones de alta calidad y precisión indicadas anteriormente se ha realizado un análisis de cuales podrían ser los aspectos del dispositivo experimental que podrían influir tanto en las medidas de los ensanchamientos de líneas como en su desplazamiento concluyéndose que en función de los parámetros de registro las líneas se desplazan de canal en el analizador óptico multicanal, por lo que no se les puede asignar una posición fija, pero que la distancia entre dos líneas próximas no se ve afectada por la modificación de los parámetros de captura. Este último punto es el que sustenta todos los resultados relacionados con el desplazamiento, presentados en el presente trabajo.