模拟vs实验(一):OES与仿真的互验一例

实验模拟对照 发布于 2023-9-11 00:09

数值模拟结果和实验常常难以直接对比,光谱诊断在这中间扮演了非常重要的角色。本期分享几个光谱实验和仿真结果互相验证的思路。

数值模拟结果和实验常常难以直接对比,光谱诊断在这中间扮演了非常重要的角色。本期分享几个光谱实验和仿真结果互相验证的思路。

先描述一种光谱实验结构:

等离子体源---->透镜---->滤波片----->光谱仪(衍射光栅)----->光电倍增器(或ICCD)--->示波器……

处理好时间精度,这样一套实验体系就可以得到一次放电电离波后余辉中各个激发态随时间变化的发射光谱强度了,比如I(N*), I(O*)。对应的数值模拟过程,考虑具体反应的话,我们能够直接得到N*和O*的绝对密度,记为n(N*)和n(O*)。


思路一:计算密度和光谱强度全部归一化,对比形状。

对于零维模型,就是这样:

对二/三维模型,就是这样:

优点:可以在趋势上验证实验和计算结果,无需考虑设备光学系数,只需研究一种组分;

缺点:无法验证绝对值。


思路二:把两种组分的光谱强度和计算密度分别相除做比较。

思路二常作为思路一的补充,有点很明显,但是缺点也非常突出:结果极度依赖实验设备光学数据准确性,实验结果相除容易出现巨大波动,比如这样——


其实除了上述两种思路,光谱诊断和计算结果还有很多更灵活/精确的对比方法——比如通过拟合振动/转动温度间接对比,通过TALIF直接测量绝对密度,通过Actinometry用某种基态分子/原子做标度……但不得不说,以上两种思路,是最基本、最直接,可能也是最简单易行低成本的办法之一了。

一家之言往往以偏概全,希望有光谱或仿真经验的读者结合自身经历在工坊发言发稿!

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