Пірометрія
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Пірометрія

Пірометрія (від греч.(грецький) pýr — вогонь і ... метрія ) , група методів виміру температури. Раніше до П. відносили всі методи виміру температури, що перевищує граничну для ртутних термометрів ; з 60-х рр. 20 ст до П. все частіше відносять лише оптичні методи, зокрема засновані на вживанні пірометрів, і не включають в неї методи, в яких застосовуються термометри опору, термоелектричні термометри з термопарами, і ряд ін. методів (див. Термометрія ) . Майже всі оптичні методи засновані на вимірі інтенсивності теплового випромінювання (інколи — поглинання) тіл. Інтенсивність теплового випромінювання сильно залежить від температури Т тіл і дуже різко убуває з її зменшенням. Тому методи П. застосовують для виміру відносно високих температур (наприклад, серійним радіаційним пірометром від 200 °С і вище). При Т £ 1000 °С методи П. грають в цілому другорядну роль, але при Т > 1000 °С вони стають головними, а при Т > 3000 °С — практично єдиними методами виміру Т. Методамі П. в промислових і лабораторних умовах визначають температуру в печах і ін. нагрівальних установках, температуру розплавлених металів і виробів з них (прокату і т.п.), температуру пламен, нагрітих газів, плазми. Методи П. не вимагають контакту датчика вимірювального приладу з тілом, температура якого вимірюється, і тому можуть застосовуватися для виміру дуже високих температур. Основна умова застосовності методів П.— випромінювання тіла має бути чисте тепловим, тобто воно повинне підкорятися Кирхгофа закону випромінювання . Тверді тіла і рідини при високих температурах зазвичай задовольняють цій вимозі, у разі ж газів і плазми необхідна спеціальна перевірка для кожного нового об'єкту або нових фізичних умов. Так, випромінювання однорідного шару плазми підкоряється закону Кирхгофа, якщо розподілу молекул, атомів, іонів і електронів плазми за швидкостями відповідають Максвелла розподілу, заселеності збуджених рівнів енергії відповідають закону Больцмана (див. Больцмана статистика ), а дисоціація і іонізація визначаються: мас, що діють, законом, причому у всі ці співвідношення входить одне і те ж значення Т. Такий стан плазми називається термічно рівноважним. Інтенсивність випромінювання однорідної рівноважної плазми і в лінійчатому, і в суцільному спектрах однозначно визначається її хімічним складом, тиском, атомними константами і рівноважною температурою. Якщо плазма неоднорідна, то навіть при повсюдному виконанні умов термічної рівноваги її випромінювання не підкоряється закону Кирхгофа. В цьому випадку методи П. застосовні лише до джерел світла, що володіють осьовою симетрією.

  Виміри найбільш прості для твердих тіл і рідин, спектр випромінювання яких чисто суцільний. В цьому випадку виміри температури здійснюють пірометрами, дія яких заснована на законах випромінювання абсолютно чорного тіла . Зазвичай поверхні досліджуваного тіла надають форму порожнини, щоб коефіцієнт поглинання був близький до одиниці (оптичні властивості такого тіла близькі до властивостей абсолютно чорного тіла).

  Найбільш універсальні методи П., засновані на вимірі інтенсивностей спектральних ліній. Вони забезпечують максимальну точність, якщо відомі абсолютна вірогідність відповідного переходу і концентрація атомів даного сорту. Якщо ж концентрація атомів не відома з достатньою точністю, застосовують метод відносних інтенсивностей, в якому температуру обчислюють по відношенню інтенсивностей двох (або декілька) спектральних ліній. Варіанти цих методів розроблені для виміру температури як оптично тонких шарів плазми, так і оптично товстих.

  В ін. групі методів П. температура визначається формою або ширині спектральних ліній, які залежать від температури або безпосередньо завдяки Доплера ефекту, або побічно — завдяки Штарка ефекту і залежності щільності плазми від температури. У деяких методах температура визначається по абсолютній або відносній інтенсивності суцільного спектру («континууму»). Особливе значення мають методи визначення температури по спектру розсіяного плазмою випромінювання лазера, що дозволяють досліджувати неоднорідну плазму. До недоліків методів П. слід віднести трудомісткість вимірів, складність інтерпретації результатів, невисоку точність (наприклад, погрішності вимірів температури плазми в кращих випадках опиняються не нижчим 3—10%).

  Вживання методів П. для дослідження нерівноважної плазми дає коштовну інформацію про її стан, хоча поняття температури в цьому випадку непридатне.

  Літ.: Оптична пірометрія плазми. Сб. статей, [пер. з англ.(англійський)], під ред. Н. Н. Собольова, М., 1960; Грим Р., Спектроскопія плазми, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1969; Методи дослідження плазми (Спектроскопія, лазери, зонди) пер.(переведення) з англ.(англійський), під ред. С. Ю. Лукьянова, М., 1971.

  Ст Н. Колісників.