Диссертация (1097947), страница 42

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 42)

Крометого, в спектре СВЧ разряда наблюдается перекрытие атомарных линий водорода и гелия сполосами (10–6), (9–5), (7–4), (6–3) и (5–2) N2  B3Πg  A3Σu+  . Отметим, что наиболееинтенсивные полосы N2  B3Πg  A3Σu+  в обоих разрядах соответствуют переходам секвенцийv  +3 и +4. Они выбраны для исследования ФРВУ и ФРКУ молекулы азота уровням217возбужденного состояния B3Π g . Полосы излучения секвенции v  +1, 0, -1, -2, -3, -4N2 C3Πu  B3Πgи (0–0) N+2  B2 Σ+u  X2 Σg+  часто используются для диагностики НТП.Чтобы корректно использовать эти полосы для диагностики ПС, его спектр испускания вдиапазоне длин волн   346–499 нм дополнительно исследован с помощью спектрометраболее высокого разрешения AvaSpec–2048–4RM.

Установлено, что в интервале длин волн  346–460 нм, наряду с переходами секвенции v  +1 N2  C3Πu  B3Πg  наблюдается рядполос, которые могут принадлежать: фиолетовой системе молекулы циана CN ( B2  X 2)(переходы (3–2),   358.39 нм, (2–1),   358.59 нм и (1–0),   359.04 нм); N2  B 2u  X 2g (переходы (3–2),   354.89 нм, (2–1),   356.39 нм и (1–0),   358.21 нм); атому He(переходы в интервале длин волн   355–359 нм). Однако, наиболее вероятно, что вчередование интенсивностей, наблюдаемое в спектре излучения ПС, наибольший вклад даютпереходы N2  B 2u  X 2g  (рис.99). В диапазоне длин волн   360  382 нм вращательнаяструктура переходов (3–5),   367.19 нм и (1–3),   375.54 нм N2  C 3u  B3 g  возмущенавследствие их спектрального переналожения с полосами (19–15),   365.57 нм, (11–10)  366.81 нм, (15–13),   373.03 нм, (12–11),   373.31 нм и (22–17),   375.61 нмN2  B 2u  X 2g  . Поскольку величина интенсивности перехода (22–17),   375.61 нмN2  B 2u  X 2g  намного меньше, чем соответствующая величина полосы (1–3),   375.54нм N2  C 3u  B3 g  , то переход (22–17) маскируется в спектре (рис.

99). Из полос секвенцииv  2 N2  C 3u  B3 g  менее всего искажено распределение интенсивности для переходов(4–6), (2–4) и (0–2). Из них максимальной интенсивностью обладает переход (0–2),   380.49нм. Он использован для исследования ФРВУ в состоянии C 3 u и определения вращательнойтемпературы Trot  C 3u  в ПС ТРПТ. Вращательная структура полосы (0–0) N2  B 2u  X 2g в интервале длин волн   388  389 нм оказывается заметно возмущенной вследствие еёспектрального переналожения с соседними полосами, соответствующих переходам (1–1)N2  B 2u  X 2g  и (3–6), (2–5) N2 C3Πu  B3Πg .

В то же время, вклад от полосы (2–5) малв силу малости ее интенсивности по сравнению с интенсивностью перехода (0–0)N2  B 2u  X 2g  (рис. 99), а также того, что значения Trot  C 3u  в ПС ТРПТ являютсяневысокими (см. ниже). Распределение интенсивности полосы (0–0) N2  B 2u  X 2g  в218данном диапазоне длин волн выбрано для исследования ФРВУ иона молекулы азота по всостоянии B 2u .Рис.100.Зависимостьинтенсивностей излучения от парциальногорасхода гелия Q  He  в смеси He  N 2 в ПСТРПТ (а, p =7.6 , сила тока 90 мА) иприэлектродной области СВЧ разряда (б,p =4.8 Тор и падающая СВЧ мощностьWin  108 Вт): 1 - (2–4),   371.05 нм, 2 - (0–2),   380.49 нм и 3 - (1–3),   375.54 нмN2  C 3u  B3 g  ; 4 - (0–0),   391.44 нмN2  B 2u  X 2g  ; 5 - (2–4),   687.5 нмN2  B3 g  A3u  .Нарис.100бинтенсивность полосы (2–4),   687.5 нмN2  B3 g  A3u  увеличена в 25 раз.В интервале длин волн   395  400 нм, в котором наблюдается полоса (1–4)N2  C 3u  B3 g  , также расположен ряд атомных линий и молекулярных переходов, которыемогут принадлежать: N2  B 2u  X 2g  (переход (22–18),   399.49 нм); молекуле He2(полоса системыI 1 g  A1u ,  400.00 нм); фиолетовой системе молекулы цианаCN ( B2  X 2) (хвостовые полосы переходов (12–12),   395.33 нм и (13–13),   399.11 нм);синглетному переходу 1s4 p  1P1  1s2s  1S0 ,   396.47288 атома He .

При содержаниимолекулярного азота P N2  18–12% и атомарного гелия P He  82–88% в смеси ( Qsum  12.4  18.7л/ч) интенсивности данных атомных линий и молекулярных переходов малы, по сравнению синтенсивностью полосы (1–4) N2  C 3u  B3 g  . Её можно использовать для спектральнойдиагностики ПС в смеси He  N 2 . При P N2  12% и P He  88% ( Qsum  18.7 л/ч), наиболеевероятно, что наибольший вклад в возмущение вращательной структуры полосы (1–4)219N2  C 3u  B3 g  дают хвостовые полосы фиолетовой системы молекулы CN и переход (22–18) N2  B 2u  X 2g  (рис.

99). При содержании молекулярного азота P N2  6–12% иатомарного гелия P He  88–94% в смеси ( Qsum  18.7  35.4 л/ч) спектральный состав излученияПС ТРПТ становится сходен с тем, что наблюдается в приэлектродной области СВЧ разряда: вспектре излучения ПС ТРПТ в диапзоне длин волн 460–740 нм появляются атомарные линииводорода серии Бальмера на длинах волн   H    486.13 нм и   H   656.28 нм, а такжеатомарные линии гелия He , соответствующие переходам между синглетными и триплетнымиэлектронными состояниями.

Следует ожидать, что чередования интенсивностей полос дляпереходов (10–6), (9–5), и (6–3), (5–2) N2  B3Πg  A3Σu+  , как и в условиях СВЧ разряда,возмущаются в результате их спектрального переналожения с атомарными линиями He надлинах волн 585.5 нм и 667.8 нм, соответственно. Изменение парциального расхода атомарногогелия Q  He  при постоянных значениях полного давления p =7.6 Тор и парциального расходамолекулярного азота Q  N 2  приводит к заметному перераспределению интенсивностейN+2 B2 Σ+u  X2 Σg+ , N2 C3Πu  B3Πgи N2  B3Πg  A3Σ u+  в спектре излучения обоихразрядов (рис.

100а и 100б). Для обоих разрядов поведение интенсивностей полос переходовN2 C3Πu  B3Πg , с увеличением Q  He  одинаково: интенсивности полос переходовN2 C3Πu  B3Πgмонотонно уменьшаются. Подробный перечень процессов, определяющийкинетику колебательных состояний C3Πu , vC в НТП приведен в таблице 3 (параграф 1.3, глава1). Наблюдаемый в эксперименте спад интенсивности полос переходов (0–2), (2–4) и (3–5)N2 C3Πu  B3ΠgсувеличениемQ  He  ,по-видимому,обусловленуменьшениемпроцентного содержания молекулярного азота P N2 в смеси. Возбуждение состояний C3Πu ,vCмолекулы азота происходит посредством прямого электронного удара из основного состоянияX 1g+ ,v . Уменьшение абсолютных значений концентраций молекул азота в состоянии X 1g+ ,vведёт к уменьшению концентрации молекул азота в состоянии C3Πu ,vC и, таким образом, куменьшению наблюдаемых в эксперименте интенсивностей полосN2 C3Πu  B3Πg .Немонотонная зависимость интенсивности полосы (1–3) N2  C3Πu  B3Πg  от Qabs  He  ,наблюдаемая в ПС ТРПТ при силе тока 90 мА объясняется её спектральным переналожением сполосой перехода (22–17) N+2  B2 Σ+u  X2 Σg+  (рис.99).220Рис.101.

Расчетный (линии - 1, 2 и 3) и измеренные (точки - 4, 5, 6 и 7) спектрыизлучения N2  C 3u  B3 g  в диапазоне длин волн  =360–382 нм в приэлектродной областиСВЧ разряда в смеси He  N 2 при давлении p  4.8 Тор и падающей СВЧ мощности 108 Вт: 1 -Trot  C 3u  = 400 К; 2 - Trot  C 3u  = 500 К; 3 - Trot  C 3u  = 600 К; 4 - Q  He   0.3 л/ч ( P He  83%и P N2  17%); 5 - Q  He   1.2 л/ч ( P He  95% и P N2  5%); 6 - Q  He   2.4 л/ч и 7 - Q  He   3.6л/ч ( P He  98% и P N2  2%). Эмиссионные спектры записаны с помощью спектрометраAvaSpec–2048.Рис.102. Измеренный (сплошная линия - 1) и расчетный (пунктирная линия - 2) спектрыизлучения N2  B3 g  A3u  в диапазоне длин волн  =560–692 нм в приэлектродной областиСВЧ разряда (а) и ПС РПТ (б) в смеси He  N 2 .

(а) p  4.8 Тор, парциальный расход гелияQ  He   3.6 л/ч ( P He  98% и P N2  2%), Trot  B3 g   480  100 К, подводимая СВЧ мощность108 Вт. (б) p  7.6 Тор, парциальный расход гелия Q  He   11.3 л/ч ( P He  86% и P N2  14%),Trot  B3 g   720  80 К, сила тока 90 мА.221При значениях Q  He  =4–16.5 л/ч, что соответствует увеличению P He от 65% до 88% иуменьшению P N2 с 35% до 12% в смеси, интенсивность излучения перехода (22–17)N+2 B2 Σ+u  X2 Σg+является ещё малой по сравнению с интенсивностью полосы (1–3)N2 C3Πu  B3Πg . Поэтому её интенсивность испытывает незначительный спад с ростомQ  He  , как и остальные полосы секвенции v  2 N2  C3Πu  B3Πg  .

Интенсивность полосы,соответствующая переходу (0-2) N2  C3Πu  B3Πg  соизмерима с интенсивностью перехода(1–3) и заметно выше, чем интенсивности остальных переходов секвенцииv  2N2 C3Πu  B3Πg .Рис.103. Расчетный (линии - 1, 2 и 3) и измеренный (точки) спектры излученияN2  C 3u  B3 g  и N2  B 2u  X 2g  в диапазоне длин волн  =375–402 нм в ПС ТРПТ всмеси He  N 2 при давлении p  7.6 Тор, парциальном расходе гелия Q  He   4 л/ч ( P He  65%иP N2  35%) и силе тока 90 мА: 1 - суммарный спектрN 2  C 3  u  B 3 g иN2  B 2u  X 2g  ; 2 - парциальный спектр N2  B 2u  X 2g  при Trot  B 2u  =660 К; 3 -парциальный спектр N2  C 3u  B3 g  при Trot  C 3u  =700 К.

Характеристики

Список файлов диссертации