<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">vestniktgasu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1607-1859</issn><issn pub-type="epub">2310-0044</issn><publisher><publisher-name>Tomsk State University of Architecture and Building</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.31675/1607-1859-2023-25-5-95-107</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">vestniktgasu-1597</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>CONSTRUCTION MATERIALS AND PRODUCTS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Спектральная пирометрия при плазменном нагреве, плавлении и охлаждении неметаллических тугоплавких материалов (ТГАСУ, г. Томск)</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Spectral pyrometry of non-metallic materials at plasma heating, melting and cooling (Tomsk)</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Шеховцов</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Shekhovtsov</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Валентин Валерьевич Шеховцов, канд. техн. наук</p><p>634003</p><p>пл. Соляная, 2</p><p>Томск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Valentin V. Shekhovtsov, PhD, Assistant Lecturer</p><p>634003</p><p>2, Solyanaya Sq.</p><p>Tomsk</p></bio><email xlink:type="simple">shehovcov2010@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Томский государственный архитектурно-строительный университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Tomsk State University of Architecture and Building</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>25</day><month>10</month><year>2023</year></pub-date><volume>25</volume><issue>5</issue><fpage>95</fpage><lpage>107</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Шеховцов В.В., 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Шеховцов В.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Shekhovtsov V.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1597">https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1597</self-uri><abstract><sec><title>   Актуальность</title><p>   Актуальность. Спектральная пирометрия при плазменном нагреве, плавлении и охлаждении неметаллических тугоплавких материалов имеет особую актуальность в нанотехнологиях, медицине, энергетике, металлургии и других областях, где требуется точный контроль температуры в процессе обработки различных материалов. Применение метода спектральной периметрии направлено на создание новых технологий для измерения температуры в сложных условиях обработки и синтеза материалов, таких как плазменный нагрев, плавление и охлаждение неметаллических тугоплавких материалов. Результаты исследований в этой области могут улучшить процессы производства, снизить затраты на материалы и топливо, повысить эффективность работы установок и оборудования, а также качество и надежность конечной продукции.</p></sec><sec><title>   Цель исследования</title><p>   Цель исследования: адаптация малогабаритных спектрометров в области спектральной пирометрии при диагностике конденсированных сред, подвергшихся нагреву и плавлению в среде термической плазмы.</p><p>   В работе представлены результаты применения малогабаритных спектрометров в рамках диагностики нагрева, плавления и охлаждения кварцевой мишени посредством плазменной струи атмосферного давления. Диагностический комплекс для проведения экспериментальных  исследований включает в себя два канала сбора данных: первый – микроспектрометр HPCS 300 со спектральным диапазоном 380–780 нм, который служит для определения цветовой температуры эталонного источника излучения и калибровки оптоволоконного тракта; второй – микроспектрометр STS-VIS, в основе которого лежит ПЗС-детектор с 1024 элементами, спектральный диапазон – 350–800 нм, используется для снятия спектра излучения исследуемого объекта.</p></sec><sec><title>   Выводы</title><p>   Выводы. Установлено, что при взаимодействии плазменной струи с кварцевой мишенью наблюдаются три этапа, включающих в себя деформацию поверхности, выход на стабильную температуру нагрева и охлаждение конденсированного материала с точками фазовых переходов «жидкое – пиропластичное – твердое».</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>   Spectral pyrometry of non-metallic materials under plasma heating, melting and cooling is used in nanotechnology, medicine, energy, metallurgy and other industries, where accurate temperature control is required during processing various materials.</p><sec><title>   Purpose</title><p>   Purpose: The aim of this work is to create new spectral pyrometry technique for temperature measurement in difficult conditions of material processing and synthesis, such as plasma heating, melting and cooling of non-metallic materials.</p></sec><sec><title>   Methodology/approach</title><p>   Methodology/approach: Small-sized spectrometers for diagnostics of heating, melting and cooling of the quartz target using the plasma jet. HPCS300 Mini Spectrometer with the wavelength range of 380 to 780 nm is used to determine the color temperature of the reference radiation source and for fiber optic calibration. The STS-VIS Microspectrometer based on a 1024×1 element CCD photodetector array with the wavelength range of 350 to 800 nm is used to record the emission spectrum of the object.</p></sec><sec><title>   Research findings</title><p>   Research findings: Improvement of production processes, fuel and material cost reduction, increase in the efficiency of plants and equipment, reliability and quality improvement of the final product.</p></sec><sec><title>   Value</title><p>   Value: During the plasma jet and quartz target interaction, three stages are observed: surface deformation, stable temperature of heating, and cooling of the condensed material with phase-transition points of liquid–pyroplastic–solid states.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>спектральная пирометрия</kwd><kwd>плазма</kwd><kwd>нагрев</kwd><kwd>плавление</kwd><kwd>охлаждение</kwd><kwd>кварц</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>spectral pyrometry</kwd><kwd>plasma</kwd><kwd>heating</kwd><kwd>melting</kwd><kwd>cooling</kwd><kwd>quartz</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ FEMN-2022-0001 и гранта Президента МК-66.2022.4</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">This work was financially supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Project FEMN-2022-0001) and Grant No. МK-66.2022.4 from the President of the Russian Federation</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Магунов А.Н. Спектральная пирометрия. Москва : Физматлит, 2012. 248 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Magunov A.N. Spectral pyrometry. Moscow: Fizmatlit, 2012. 248 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Магунов А.Н., Захаров А.О., Лапшинов Б.А. Измерение нестационарной температуры методом спектральной пирометрии // Приборы и техника эксперимента. 2012. № 1. С. 143–148.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Magunov A.N., Zakharov A.O., Lapshinov B.A. Measurements of nonstationary temperatures by the spectral pyrometry method. Instruments and Experimental Techniques. 2012; 55: 134–139. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Магунов А.Н. Спектральная пирометрия объектов с неоднородной температурой // Журнал технической физики. 2010. Т. 80. № 7. С. 78–82.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Magunov A.N. Spectral pyrometry of objects with nonuniform temperature. Technical Physics. 2010. 55: 991–995.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Araújo A. Multi-spectral pyrometry – a review // Measurement Science and Technology. 2017. № 28. P. 082002. DOI: 10.1088/1361-6501/aa7b4b</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Araújo A. Multi-spectral pyrometry – A review. Measurement Science and Technology. 2017. 28: 082002. DOI: 10.1088/1361-6501/aa7b4b</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Dolmatov A.V., Milyukova I.V., Gulyaev P.Y. Investigation of structure formation in thin films by means of optical pyrometry // Journal of Physics: Conference Series. 2019. № 1281 (1). Р. 012010. DOI: 10.1088/1742-6596/1281/1/012010</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dolmatov A.V., Milyukova I.V., Gulyaev P.Y. Investigation of structure formation in thin films by means of optical pyrometry. Journal of Physics: Conference Series. 2019. 1281(1): 012010. DOI: 10.1088/1742-6596/1281/1/012010 (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Fu T., Liu J., Duan M., Li S. Subpixel temperature measurements in plasma jet environments using high-speed multispectral pyrometry // Journal of Heat Transfer. 2018. № 140 (7). Р. 071601. DOI: 10.1115/1.4038874</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fu T., Liu J., Duan M., Li S. Subpixel temperature measurements in plasma jet environments using high-speed multispectral pyrometry. Journal of Heat Transfer. 2018; 140 (7): 071601. DOI: 10.1115/1.4038874</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Muller M., Fabbro R. Temperature measurement of laser heated metals in highly oxidizing environment using 2D single-band and spectral pyrometry // Journal of Laser Applications. 2012. № 24 (2). P. 1–11. DOI: 10.2351/1.3701400</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Muller M., Fabbro R. Temperature measurement of laser heated metals in highly oxidizing environment using 2D single-band and spectral pyrometry. Journal of Laser Applications. 2012. 24 (2): 1–11. DOI: 10.2351/1.3701400</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sotnikova G.Y., Alexandrov S.A., Voronin A.V., Urzhumtsev N.A. Two-color pyrometry methods for measuring the surface temperature of materials exposed to a plasma jet // Journal of Communications Technology and Electronics. 2022. № 67. Р. 79–83. DOI: 10.1088/0022-3735/20/6/008</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sotnikova G.Y., Alexandrov S.A., Voronin A.V., Urzhumtsev N.A. Two-color pyrometry methods for measuring the surface temperature of materials exposed to a plasma jet. Journal of Communications Technology and Electronics. 2022. 67: 79–83. DOI: 10.1088/0022-3735/20/6/008</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Leonova K., Britun N., Konstantinidis S. Target heating and plasma dynamics during hot magnetron sputtering of Nb // Journal of Physics D: Applied Physics. 2022. № 55 (34). Р. 345202. DOI: 10.1088/1361-6463/ac72d0</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Leonova K., Britun N., Konstantinidis S. Target heating and plasma dynamics during hot magnetron sputtering of Nb. Journal of Physics D: Applied Physics. 2022. 55 (34): 345202. DOI: 10.1088/1361-6463/ac72d0</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chaplygin A.V., Gordeev A.N. Heat transfer and flow visualization experiments for plasma jets issuing from slit nozzles // AIP Conference Proceedings. 2021. № 2351. P. 030067. DOI: 10.1063/5.0052124</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chaplygin A.V., Gordeev A.N. Heat transfer and flow visualization experiments for plasma jets issuing from slit nozzles. AIP Conference Proceedings. 2021. 2351: 030067. DOI: 10.1063/5.0052124</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Volodin L.Y., Kamrukov A.S. Optical emission study of plasma vortex rings at atmospheric pressure air // Journal of Physics: Conference Series. 2019. № 1393 (1). Р. 012063. DOI: 10.1088/1742-6596/1393/1/012063</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Volodin L.Y., Kamrukov A.S. Optical emission study of plasma vortex rings at atmospheric pressure air. Journal of Physics: Conference Series. 2019. 1393(1): 012063. DOI: 10.1088/1742-6596/1393/1/012063</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Coleman J.E. A spectral pyrometer to spatially resolve the blackbody temperature of a warm dense plasma // Review of Scientific Instruments. 2016. № 87 (12). Р. 123113. DOI: 10.1063/1.4973433</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Coleman J.E. A spectral pyrometer to spatially resolve the blackbody temperature of a warm dense plasma. Review of Scientific Instruments. 2016. 87(12): 123113. DOI: 10.1063/1.4973433</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Badie J.M., Bertrand Ph., Flamant G. Temperature distribution in a pilot plasma tundish: Comparison between plasma torch and graphite electrode systems // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2001. № 21 (2). P. 279–299. DOI: 10.1023/A:1007004532610</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Badie J.M., Bertrand Ph., Flamant G. Temperature distribution in a pilot plasma tundish: Comparison between plasma torch and graphite electrode systems. Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2001. 21 (2): 279–299. DOI:10.1023/A:1007004532610</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шеховцов В.В., Скрипникова Н.К., Кунц О.А. Плазменная технология синтеза форстеритового материала // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. Т. 25. № 1. С. 166–175. DOI: 10.31675/1607-1859-2023-25-1-166-175</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shekhovtsov V.V., Skripnikova N.K., Kunts O.A. Thermal plasma sintering of forsterite ceramics. Journal of Construction and Architecture. 2023; 25(1): 166–175. DOI:10.31675/1607-1859-2023-25-1-166-175 (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шеховцов В.В., Волокитин О.Г., Ушков В.А., Зорин Д.А. Получение стеклокерамики системы MgO-SiO2 методом плазменной плавки // Письма в Журнал технической физики. 2022. Т. 48. № 24. С. 15–18. DOI: 10.21883/PJTF.2022.24.54017.19278</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shekhovtsov V.V., Volokitin O.G., Ushkov V.A., Zorin D.A. Plasma melting of glass ceramics of the MgO–SiO2 system. Pisma v ZhTF. 2022; 48 (24): 15–18. DOI: 10.21883/PJTF.2022.24.54017.19278 (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шеховцов В.В., Скрипникова Н.К., Волокитин О.Г., Гафаров Р.Е. Синтез муллитсодержащей керамики в среде низкотемпературной плазмы // Физика и химия стекла. 2022. Т. 48. № 5. С. 630–634. DOI: 10.31857/S0132665121100619. EDN: UHKROE</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shekhovtsov V.V., Skripnikova N.K., Volokitin O.G., Gafarov R.E. Synthesis of mullitecontaining ceramics in a low-temperature plasma. Glass Physics and Chemistry. 2022; 48 (5): 630–634. DOI: 10.31857/S0132665121100619. EDN: UHKROE</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шеховцов В.В., Скрипникова Н.К., Улмасов А.Б. Синтез алюмомагнезиальной керамики MgAl2O3 в среде термической плазмы // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. Т. 24. № 3. С. 138–146. DOI: 10.31675/1607-1859-2022-24-3-138-146</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shekhovtsov V.V., Skripnikova N.K., Ulmasov A.B. Synthesis of aluminum-magnesian ceramics MgAl2O3 in thermal plasma environment. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2022; 24 (3): 138–146. DOI: 10.31675/1607-1859-2022-24-3-138-146 (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шеховцов В.В. Стеклокерамика на основе шпинели MgAl2O4, полученная методом плазменной плавки // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. Т. 25. № 3. С. 151–161. DOI: 10.31675/1607-1859-2023-25-3-151-161</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shekhovtsov V.V. MgAl2O4-based glass ceramics synthesized by thermal plasma melting. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2023; 25 (3): 151–161. DOI: 10.31675/1607-1859-2023-25-3-151-161 (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
