Calcul et mesure de la température d'un plasma à l'aide des raies d'émission du cuivre

(Reçu le 24 mars 1993, révisé le 6 septembre 1993, accepté le 19 octobre 1993)

Abstract
The use of copper emission lines for temperature measurement in plasma environments is presented. The article features the problems encountered with such a measurement method when used in a stationnary and a non-stationnary plasma. In the first case, we were concerned with the temperature measurements in the jet of a 2 MW industrial plasma torche. The plasma was stationnary and the measurement geometry allowed the use of the Abel inversion method to recover the temperature profiles in the plasma jet. The limitations of the measurement method on the jet boundaries as well as the cooling of the plasma by entrainement of cold air are discussed. In the second case, a non-stationnary plasma in a 1.4 MW electric furnace was studied. This study allowed to feature the role of the detector dynamics as related to the dynamics of the observed medium. The obtained measurements show only a probable temperature in the immediate proximity of the arc. Finally, we conclude on the validity of copper as a tracer and the use of spontaneous emission spectroscopy, an easy method to implement, compared to other sophisticated temperature measurement methods.

Résumé
L'utilisation des raies d'émission du cuivre pour la mesure de la température dans les plasmas est présentée. Cet article expose les problèmes posés par l'étude des températures dans les plasmas stationnaires et instationnaires. Dans le premier cas, on a été concerné par la mesure de la température dans le jet d'une torche à plasma industrielle (2 MW). Le plasma est stationnaire et la géométrie de la mesure permet l'inversion d'Abel pour remonter aux profils de température dans le jet. Les limitations de la méthode de mesure sur les bords du jet ainsi que le refroidissement du plasma par bouffées d'air froid sont discutés. Dans le second cas, un plasma instationnaire d'un four à arc (1,4 MW) a été étudié. Cette étude nous a permis de mettre en relief le rôle de la dynamique du détecteur et la façon de l'adapter à la dynamique du milieu observé. Les mesures présentées permettent de conclure sur une température probable au voisinage immédiat de l'arc. Au terme de l'article, on conclut sur la validité du cuivre comme traceur pour la mesure de température dans les plasmas.