Диссертация (1097947), страница 64

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

Текст из файла (страница 64)

Процессы ступенчатого возбуждения колебательных уровнейосновного состояния [1558–1560, 1575, 1631, 1640, 1641]H 2  X 1g , v   e  H 2  X 1g , w   e ,(4.2.2.0)электронных состоянийH 2  X 1g , v   e  H 2  N 1,3 , v   e ,(4.2.2.1)H 2  N 1,3  , v   e  H 2  N 1,3  , v    e , (4.2.2.3)эффективны в области - II разрядной камеры, чем ПС ТРПТ [308, 330]. В таблице 16 приведенырезультаты отождествления зарегистрированных спектров испускания. В диапазоне длин волн  601–606 нм в спектре излучения (рис. 193а, 194 и 195а) наиболее интенсивные ЭКВ линиисоответствуют Q - ветви ( Q(1) , Q(2) , Q(3) , Q(4) и Q(5) ) секвенции v  0  - системыФулхера молекулы водорода H 2  d 3u , vd  a3g , va  .

Линии Q(5) и R(1) , относящиесяпереходам (0-0) системы H 2  d 3u , vd  a3g , va  и (3–1) системы H 2  I 1 g , vI  B1u , vB  ,соответственно, спектрально переналагаются. Интенсивность линии Q(5) больше, чеминтенсивность линии R(1) . Спектральное переналожение линий не приводит к заметномуискажению интенсивности линии Q(5) . В диапазоне длин волн   606–617 нм спектральныйсостав излучения (рис. 193б и 195б) состоит из интенсивных ЭКВ линий Q - ветви ( Q(1) , Q(2) ,Q(3) , Q(4) и Q(5) ) секвенции v  1  - системы Фулхера H 2 d 3u , vd  a3g , va .338Интенсивности линий Q(2) , Q(4) и Q(5) перехода (1–1) системы H 2  d 3u , vd  a3g , va могут искажаться вследствие их спектрального переналожения с линиями P(5) , Q(4) и P(2)переходов (1-7) системы H 2  N 1g , vN  B1u , vB  , (0–5) системы H 2  J 1 g , vJ  B1u , vB  и (28) системыH 2 GK 1g , vGK  B1u , vB , соответственно. В чередование интенсивностей,наблюдаемое в спектре излучения плазмы на длинах волн 612.8942 нм Q(2) , 614.7887 нм Q(4)и616.1270нмQ(5)(таблица14),наибольшийвкладдаютпереходысистемыH 2 d 3u , vd  a3g , va .

В диапазоне длин волн   617–627 нм спектр испускания разряда(рис. 193в и 195в) включает линии Q - ветви ( Q(1) , Q(2) , Q(3) , Q(4) и Q(5) ) секвенции v  2системы  - системы Фулхера H 2 d 3u , vd  a3g , va . Линии Q(5) и Q(10) , относящиесяпереходам (2–2) и (0–0) системы H 2  d 3u , vd  a3g , va  , соответственно, спектральнопереналагаются. Поскольку, в разряде наблюдаются линии, у которых квантовое числоуглового момента J  не превышает 5, то спектральное переналожение этих линий не приводитк заметному искажению интенсивности линии Q(5) .

ЭКВ линии Q - ветвей ( Q(1) , Q(2) , Q(3) ,Q(4) и Q(5) ) секвенций v  0, 1 и 2  - системы Фулхера H 2 d 3u , vd  a3g , vaвыбраныдля исследования ФРВУ и ФРКУ молекулы водорода возбужденного состояния d 3 u методомотносительных интенсивностей.На рис. 196 приведены результаты определения ФРВУ ( J  =1–5) молекулы водорода всостояниях d 3 u , vd =0, 1 и 2 методом относительных интенсивностей. Рис. 196а и 196биллюстрируют ФРВУ в плазме в области - I). ФРВУ, определенная в области - I, приведена нарис 196в.

В режиме охлаждения дипольного источника плазмы проточной водой вращательныеoтемпературы Trot d 3u  и Trotp  d 3u  , соответствующие орто - и пара - модификации молекулыoводорода, совпадают в пределах погрешности: Trot d 3u  =330±30 К и Trotp  d 3u  =305±30 Кoдля колебательного уровня vd =0; Trot d 3u  =315±35 К и Trotp  d 3u  =320±35 К для уровняovd =1; Trot d 3u  =320±40 К и Trotp  d 3u  =295±40 К для уровня vd =2.

При охлажденииoдипольного источника парами жидкого азота температуры Trot d 3u  и Trotp  d 3u  слабоотличаются от тех, что получены, в области II, при охлаждении источников проточной водой.oТак, например, значения Trot d 3u  и Trotp  d 3u  для уровня vd =0 они равны 330±30 К и320±30 К, соответственно. Подобные выводы справедливы и для области - I. Значения339oTrot d 3u  и Trotp  d 3u  согласуются в пределах погрешности. Однако, их величины меньше,oчем те, что получены в области II: значения Trot d 3u  =230±35 К и Trotp  d 3u  =240±35 К дляoуровня vd =0; Trot d 3u  = Trotp  d 3u  =200±40 К для уровня vd =1; Troto  d 3u  =210±45 К иTrotp  d 3u  =220±45 К для уровня vd =2. Это свидетельствует о том, что в обеих областяхразрядной камеры распределения заселенностей молекулы водорода по нижним вращательнымуровням J  =1–5 в колебательных состояниях d 3 u с vd =0, 1 и 2 удовлетворительноописываются распределениями Больцмана (рис.

196). Диапазон вращательных уровней,заселенности которых описываются формулой Больцмана, шире, чем полученный вкапиллярном разряде и полом катоде ( J   3) [1580–1584] и на периферии области плазмыстелларатора [1625], а также в ВЧ разряде индуктивного типа [1603] ( J  =1–4). Результат,полученный в данной работе, согласуется с выводами [1540, 1553, 1624, 1625, 1639] обольцмановском виде распределения для J  =1–5. Измеренные распределения заселенностеймолекулы водорода по нижним вращательным уровням J  =1–5 в состояниях d 3 u , vd =0, 1 и 2в обеих областях разрядной камеры отличаются от тех, что получены в ПС ТРПТ [1585, 1586],охлаждаемого жидким азотом [486, 1587] и СВЧ разряде [1602].

Таким образом, для описаниязаселенностей по вращательным уровням J  =1–5 в состояниях d 3 u , vd =0, 1 и 2, в обеихобластях разрядной камеры, можно ввести понятие вращательной температуры Trot  d 3u  .При охлаждении дипольного источника плазмы проточной водой вращательныетемпературы Trot  d 3u  , характеризующие ФРВУ ( J  =1–5) молекулы водорода в состоянияхd 3 u , vd =0, 1 и 2, в области - II совпадают в пределах погрешности и равны 310±30 К, 320±30К и 300±30 К, соответственно.

В случае охлаждения дипольного источника плазмы парамижидкого азота температура Trot  d 3u  составляет 325±30 К в состояни d 3 u , vd =0. ЗначенияTrot  d 3u  , определенные в области I, характеризующие ФРВУ ( J  =1–4) молекулы водорода всостояниях d 3 u , vd =0, 1 и 2 заметно ниже, чем в области II. Они также согласуются впределах погрешности для колебательных уровней vd =0, 1 и 2 состояния d 3 u и составляют230±45 К, 205±45 К и 215±45 К, соответственно. Определенные таким образом температурыTrot  d 3u  =205-325 К, в обеих областях разрядной камеры, попадают в диапазон Trot  d 3u  ,полученный в газовых разрядах [486,1540, 1554, 1556, 1580–1584, 1587, 1600, 1602, 1624, 1625].Они соизмеримы по величине с вращательной температурой, измеренной в СВЧ – разряде[1554, 1556, 1600], в ВЧ разряде [1540, 1603], в дуговом разряде низкого давления [1624] и на340периферии области плазмы стелларатора [1625] при низких давлениях. Заметим, что разброс вовращательных температурах Trot  d 3u  , измеренных по различным переходам (0–0, 1–1 и 2–2) - системы Фулхера в ВЧ разряде индуктивного типа и в послесвечении [1603], вероятнообусловлен спектральным переналожением ЭКВ линий Q 1 , Q  2  и Q  3 , наблюдаемых вспектре.

Оно не учитывалось при обработке спектра методом относительных интенсивностей.Различие между ФРВУ молекулы водорода в состоянии d 3 u , полученное в данной работе и в[486, 1580–1588, 1602] объясняется различными условиями и особенностями механизмавозбуждения ЭКВ состояний d 3 u , vd , J  .При определении поступательной температуры Tg , в обеих областях разрядной камеры,использована модель [1579, 1591].

Значения поступательной температуры, определенные вобласти II, составляют 620±60 К и 650±60 К при охлаждении дипольного источника плазмыводой и парами жидкого азота, соответственно. В области I значение поступательнойтемпературы равняется 430±50 К. Таким образом, значение Tg в плазме в условиях ЭЦР вводороде, при охлаждении проточной водой и парами жидкого азота слабо различаются. Этизначения больше, чем величина поступательной температуры, определенная в области - I. Приудалении от дипольных источников температура газа должна уменьшаться в результатетеплоотвода из разрядной камеры.

Данный результат косвенно свидетельствует в пользу того,что определенные таким образом температуры, совпадают с поступательной температурой газав исследованных условиях. Средние значения Tg =430 К и 620–650 К, измеренные в обеихобластях разрядной камеры, соизмеримы со значениями поступательной температуры,полученными в СВЧ разрядах [1554, 1556, 1600, 1617], в ВЧ разряде [1540, 1603], в дуговомразряде низкого давления [1624] и на периферии области плазмы стелларатора [1625] принизких давлениях; в ПС ТРПТ [481], в разряде с вольфрамовым термоэмиссионном катодом вмагнитном поле [408, 495, 501, 502, 1548, 1550] и в ВЧ разрядах (параграф 4.1, настоящаяглава).На рис.

197 приведены ФРКУ молекулы водорода в состоянии d 3 u в исследованномразряде. В обеих областях, ФРКУ ( v d =0–2) состояния d 3 u молекулы водорода, определенныеметодом относительных интенсивностей заметно отличаются от распределения Больцмана.Данный результат согласуется с экспериментальными и рассчитанными данными из [1617].Наблюдаемые ФРКУ, свидетельствуют о том, что возбуждение состояния d 3 u обусловленосоударениями электронов и колебательно - возбужденных молекул водорода H 2  X 1g , v  в341основном электронном состоянии X 1 g , а дезактивация данного состояния обусловленарадиационным распадом.

Расчеты, выполненные в рамках упрощенной СИМ [307, 1632],подтверждают наличие инверсии заселенности, которая наблюдается для колебательногоуровня v d =1 состояния d 3 u . В области II при охлаждении дипольного источника плазмыпроточной водой, наилучшее соответствие расчета ФРКУ ( v d =0–2) состояния d 3 u сэкспериментом достигается при значении колебательной температуры Tv  X 1g  основногоэлектронного состояния X 1 g молекулы водорода, равной 3100±400 К (рис.

197а). Её величинане зависит от способа охлаждения. В случае охлаждения парами жидкого азота, значениеTv  X 1g  составляет 3050±400 К. Значение Tv  X 1g  , определенное в области I (рис. 198б),слабо отличается от значений, полученных в области II. Таким образом, величины Tv  X 1g больше, чем значения поступательной температуры: они обеспечивают выполнения условияvib  H 2  >>1.Полученныезначенияпоступательнойиколебательнойтемпературысвидетельствуют о том, что разряд характеризуется высокой степенью колебательно –поступательной неравновесности.

Характеристики

Список файлов диссертации