Словарь (стр. 15 )

532

щая при развитии т. н. микронеустойчивостей.

Для мощных импульсных пинчей в разреженном дейтерии характерно, что при нек-рых услови­ях они становятся источниками жёст­ких излучений (нейтронного и рентгеновского). Это явление впервые было обнаружено в СССР в 1952.

Хотя в простейших вариантах пинчей и не удалось решить задачу УТС, самосжимающиеся разряды явились своеобразной школой плазменных исследований, позволив получать плотную плазму со временем жизни, хотя и малым, но достаточным для изучения физики П.-э., создать разно­образные методы диагностики плазмы, развить совр. теорию процессов в ней. Эволюция установок, использую­щих П.-э., привела к созданию мн. типов плазменных устройств, в к-рых неустойчивости П.-э. либо стабилизи­руются с помощью внешних магн. полей (токамаки, θ-пинчи и т. д.), либо сами эти неустойчивости исполь­зуются для получения короткоживущей сверхплотной плазмы в т. н. «бы­стрых» процессах (плазменный фо­кус, «микропинчи»). Поэтому в наст. время (1983) существ. место в нац. и межнац. программах решения проб­лемы УТС (СССР, США, Европейское сообщество но ат. энергии) отводится системам, в основе к-рых лежит П.-э.

П.-э. имеет место не только в газо­вом разряде, но и в плазме твёрдых тел, особенно в т. н. сильно вырож­денной электронно-дырочной плазме полупроводников.

• , Элементарная физика плазмы, 3 изд., М., 1969; Высокотемпературная плазма и управляе­мые термоядерные реакции, пер. с англ., М., 1961; С т и л М., В ю р а л ь Б., Взаи­модействие волн в плазме твердого тела, пер. с англ., М., 1973.

, .

ПИОНЫ, то же, что пи-мезоны.

ПИРОМЕТРИЯ (от греч. pyr — огонь и metreo — измеряю), совокупность оптич. (бесконтактных) методов изме­рения температуры. Почти все оптич. методы основаны на измерении интен­сивности теплового излучения тел (иногда — поглощения). Поскольку интенсивность теплового излучения резко убывает с уменьшением темп-ры Т тел, методы П. применяют для измерения относительно высоких темп-р. При Т ≤1000°C они играют в целом второстепенную роль, при Г> >1000°С становятся главными, а при T>3000°С — практически единствен­ными методами измерения Т. Связано это с тем, что методы П. не требуют контакта датчика измерит. прибора с телом, темп-pa к-рого измеряется. в пром. и лаб. условиях определяют темп-ру в печах и др. нагреват. установках, темп-ру рас­плавленных металлов и изделий из них (проката и т. п.), темп-ру пламён, нагретых газов, плазмы. Осн. условие применимости методов П.: излучение тела должно быть чисто тепловым, т. е. оно должно подчиняться Кирхгофа закону излучения. Тв. тела и жидко­сти при высоких темп-pax обычно удовлетворяют этому требованию, в случае же газов и плазмы необходима спец. проверка его выполнения. Так. излучение однородного слоя плазмы подчиняется закону Кирхгофа, если распределения молекул, атомов, ио­нов и эл-нов плазмы по скоростям соответствуют Максвелла распределе­нию, заселённости возбуждённых уров­ней энергии — распределению Больцмана (см. Больцмана статистика), а диссоциация и ионизация определяют­ся законом действующих масс, причём во все эти соотношения входит одно и то же значение Т. Такое состояние плазмы наз. термически равновесным. Интенсивность излучения однородной равновесной плазмы однозначно опре­деляется её хим. составом, давлением, ат. константами и равновесной темп-рой. Если плазма неоднородна, то даже в условиях термич. равновесия её непосредственно наблюдаемое излу­чение не подчиняется закону Кирхго­фа. В этом случае необходимо спец. приёмами определить локальные ин­тенсивности излучения. плазмы весьма многообразны и слож­ны. Они явл. составной частью диаг­ностики плазмы. Наоборот, для тв. тел и жидкостей, спектр излучения к-рых сплошной, методы П. довольно просты. В этом случае измерение темп-ры осуществляют пирометрами, действие к-рых основано на законах излучения абсолютно чёрного тела. Обычно в исследуемых телах вытачи­вают полость с небольшим выходным отверстием. Полость по отношению к попадающему в неё излучению обла­дает коэфф. поглощения, близким к единице (т. е. по оптич. св-вам близ­ка к абсолютно чёрному телу).

Наиболее универсальны методы П., основанные на измерении интенсивностей спектр. линий. Они обеспечи­вают макс. точность, если известны абс. вероятность соответствующего энергетич. перехода и концентрация атомов данного сорта. Если же концен­трация атомов не известна с достаточ­ной точностью, применяют метод относит. интенсивностей, в к-ром темп-ру вычисляют по отношению иятенсивностей двух (или нескольких) спектр. линий.

В др. группе методов П. темп-ра определяется по форме или ширине спектр. линий, к-рые зависят от темп-ры либо непосредственно (благодаря Доплера эффекту), либо косвенно (бла­годаря Штарка эффекту и зависимо­сти плотности плазмы от темп-ры). В нек-рых методах Т определяют по абс. или относит. интенсивности сплошного спектра («континуума»). Особое значение имеют методы опреде­ления Т по спектру рассеянного плаз­мой излучения лазера, позволяющие исследовать неоднородную плазму. К недостаткам методов П. следует отне­сти трудоёмкость измерений, слож­ность интерпретации результатов,

невысокую точность (напр., погрешно­сти измерений темп-ры плазмы в луч­ших случаях составляют 3—10%).

• Оптическая пирометрия плазмы, пер. с англ., М., 1960.

.

ПИРОМЕТРЫ, приборы для измере­ния темп-ры нагретых тел по интенсив­ности их теплового излучения в оптич. диапазоне спектра. Тело, темп-ру к-рого определяют при помощи П., должно находиться в тепловом равно­весии и обладать коэфф. поглощения, близким к единице (см. Пирометрия). Применяют яркостные, цве­товые и радиационные П. Широко распространены яркостные П., обеспечивающие наибольшую точ­ность измерений темп-ры в диапазоне 103—104 К. В простейшем визуальном яркостном П. с исчезающей нитью объ­ектив фокусирует изображение иссле­дуемого тела на плоскость, в к-рой расположена нить (ленточка) спец. лампы накаливания. Через окуляр и красный фильтр, позволяющий выде­лять узкую спектр. область ок. дли­ны волны λэ=0,65 мкм, нить рас­сматривают на фоне изображения те­ла и, изменяя ток накала нити, доби­ваются, чтобы яркости нити и тела были одинаковыми (нить становится неразличимой на фоне тела). Шкалу прибора, регистрирующего ток нака­ла, градуируют обычно в °С или К, и в момент выравнивания яркостей нити и тела прибор показывает т. н. яркостную температуру (Тb) тела. Истинная темп-pa тела Т определя­ется на основе законов теплового излучения Кирхгофа и Планка по ф-ле:

T=Tbc2/(c2+λэlnαλ,T), (1)

где c2=0,01488 м•К (т. н. 2-я посто­янная излучения), αλ,T — коэфф. поглощения тела, λэ — эффективная длина волны П.

Точность результата в первую оче­редь зависит от строгости выполнения условий пирометрич. измерений (коэфф. поглощения αλ,T близок к значению а абсолютно чёрного тела и др.). Для выполнения этих условий обычно наблюдают излучение, выхо­дящее из полости с небольшим выход­ным отверстием, имитирующим абсо­лютно чёрное тело. Осн. инструмен­тальная погрешность обусловлена нестабильностью температурной лам­пы. Заметную погрешность могут вносить также индивидуальные осо­бенности глаза наблюдателя. У фо­тоэлектрических П. этот вид погрешности отсутствует. Погреш­ность образцовых лаб. фотоэлектрич. П. не превышает сотых долей К при Т ~ 1000 К. Образцовые яркостные П. приняты в качестве осн. интерполя­ционных приборов, определяющих Международную практическую темпе­ратурную шкалу (МПТШ-68) при теми-pax выше точки затвердевания золота (1064,43°С).

533

Для измерения темп-ры тел, у к-рых коэфф. α постоянен в оптич. диа­пазоне спектра, применяют цвето­вые П. определяют отно­шение яркостей b1(λ1,T)/b2(λ2,Т) обычно в синей и красной областях спектра (напр., для длин волн λ1=0,48 мкм и λ2=0,60 мкм). Шкала прибора градуирована в °С и показы­вает цветовую температуру Тс. Ис­тинная темп-pa Т тела определяется по ф-ле:

Точность цветовых П. ниже, чем у яркостных.

Наиболее чувствительны (но и наи­менее точны) радиац. П., или П. суммарного излучения, регистрирую­щие полное излучение тела. Действие их основано на Стефана — Больцмана законе излучения и Кирхгофа законе излучения. Объектив радиац. П. фоку­сирует наблюдаемое излучение на приёмник (обычно термостолбик или болометр), сигнал к-рого регистри­руется прибором, калиброванным по излучению абсолютно чёрного тела и показывающим радиационную темпе­ратуру Тr. Истинная темп-pa тела определяется по ф-ле:

Т=α1/4TТr, (3)

где αT— полный коэфф. поглощения тела. Радиац. П. можно измерять темп-ру начиная с 200°С. В пром-сти этот П. широко применяют в системах контроля и управления температур­ными режимами разнообразных технологич. процессов.

• Р и б о Г., Оптическая пирометрия, пер. о франц., М.—Л., 1934; , Основы пирометрии, 2 изд., М., 1971.

.

ПИРОЭЛЕКТРИКИ, кристаллич диэлектрики, обладающие спонтан­ной поляризацией, т. е. поляризаци­ей в отсутствии электрич. поля и др. внеш. воздействий. Спонтанная поляризация — результат несовпадения «центров тяжести» положит. и отрицат. зарядов.

Обычно наблюдается не сама спонтанная поляризация Р (она компенсируется полями свободных электрич. зарядов, натекающих на

поверхность П. изнутри и извне), а её изменение ΔР при быстром изменении темп-ры ΔT (пироэлектрич. эффект). Плотность возникающего поверхност­ного заряда σ=рΔT наз. пиро­электрической констан­той р. — турмалин; в нём при изменении темп-ры на 1°С возникает электрич. поле Е ~400 В/см. П. могут быть лишь нецентросимметричные кристаллы. Измене­ние поляризации в П. может происхо­дить и под действием механич. нап­ряжений (пьезоэлектрич. эффект). явл. пьезоэлектриками, но не наоборот; нек-рые П. обладают сегнетоэлектрич. св-вами (рис.).