Диссертация (1097947), страница 66

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

Текст из файла (страница 66)

(таблица 14)Вероятности переходов из [1574]g1H 2  B1u , vB   H 2  X 1g , v   h ,H 2  D1u , vD   H 2  X 1g , v   h ,H 2  B1u , vB   H 2  X 1g , v   h ,H 2  D1u , vB   H 2  X 1g , v   h ,H 2 N 1  , v 62.1 H 2 N 1  , v  hH 2 N 3  , v 63.0 H 2 N 3  , v  hДанная работа. (таблица 14)Вероятности переходов из [1574]Данная работа.Вероятности переходов из [1574]36164.0H 2 N 3 , v  H 2  e  H 2 N 3  , v65.0H 2 (Y )  H 2  H 2 (Y )  H 2Данная работаРасчет и оценка Ki по моделям из [133, 141,1755, 189]Данная работаРасчет и оценка Ki по моделям из [133, 141,1755, 189]Модель [1678]При определении K i используются данные из66.0H 2 N   , v  H 2 1 H 2 N 1  , v  H 2[1792]Расчет и оценка Ki по моделям из [133,141,1755, 189]В таблице 17 приводятся сравнение СИМ водородной НТП [523, 721, 956, 1562, 1663,1666, 1667, 1669, 1676, 1677, 1678, 1700] и перечень процессов [15, 113, 114, 119, 133, 141, 137,147, 164, 171, 175, 184, 188, 189, 217, 219, 523, 721, 729, 747, 759, 841, 843, 855, 956, 1071, 1275,1276, 1300, 1562, 1575, 1633, 1663, 1666, 1667, 1669, 1676–1678, 1680–1687, 1700], ссоответствующими столкновительно-излучательными характеристиками, в газовых разрядах вводороде [19, 16, 40, 69, 81, 82, 114, 122, 133, 136, 138, 141, 145, 164, 175, 188, 189, 219, 518, 523,721, 726, 819, 890, 891, 945, 956, 1275, 1562, 1575, 1665, 1666, 1669, 1676–1679, 1690, 1701–1792].Степень полноты кинетических схем, используемых в подавляющем числе СИМ атомномолекулярной водородной НТП высокой [637, 1117, 1598, 1599, 1642–1662] и нульмерной [127,133, 141, 171, 523, 721, 951, 956, 1549, 1562, 1575, 1663–1700] размерностей, недостаточна дляих сочетания со спектроскопическими методами (таблица 17).Применение оптических методов формулирует задачу создания уровневых СИМводородной НТП для обработки и интерпретации результатов измерений.Данный параграф диссертации посвящен развитию следующих составляющих модели(рис.

1, глава 1): базы данных сечений и коэффициентов скоростей процессов с участиемэлектронов, молекул, атомов и их ионов; вычислительных модулей для определения ФРЭЭ и ееосновных моментов, концентраций и распределения энергии по внутренним степеням свободычастиц; программного модуля для идентификации, установления иерархии и редуцированиякинетических процессов в водородной НТП.3624.3.1. Сечения столкновений электронов с молекулами и атомами водородаРасчеты сечений транспортного рассеяния электронов на молекуле водорода,возбуждения вращательно-колебательных уровней основного состояния X 1 g и электронновозбужденных состояний, а также диссоциации и ионизации молекулы водорода электроннымударом проводились разными авторами с использованием различных эмпирических иполуэмпирических формул, моделей и приближений [15, 19, 122, 133, 141, 147, 162, 164, 171,187, 189, 209, 317, 841, 855–857, 1269, 1274, 1275, 1508, 1742, 1743, 1744, 1755, 1793, 1794, 1795,1796, 1797].

Для исследований столкновений электронов с тяжелыми частицами и измерений ихсечений используются различные методы, обзор которых можно найти, например, в [15, 23,187, 1275, 1793, 1798, 1799]. Проведенный анализ показал, что в настоящее время выделитькакой-либо метод, надежно предсказывающий сечение взаимодействия молекулы водорода сэлектроном не представляется возможным. Большое количество экспериментальных ирасчетных данных по сечениям столкновений электронов с молекулами водорода ставит передисследователями проблему их обоснованного выбора для использования в моделях. Внастоящей работе развивается подход, в котором сечения определяются согласно следующейпроцедуре. Измеренные зависимости сечений от энергии электронов нормируются на максимумсечения. Проводится анализ полученных данных с целью селекции сечений, для которыхнаблюдается наименьший разброс.

Для определения зависимости нормированного сечения отэнергии электронов используются различные методы подгонки, из которых наиболееупотребительный – подбор линейной комбинации заданных функций (кривых) методомнаименьших квадратов для выбранных сечений. Абсолютное значение сечения определяетсяметодом формирования самосогласованного набора сечений [15, 23, 749, 763–765, 772–774, 844,845, 858, 859]. Данный метод основывается на сопоставлении расчетных и измеренныхпараметров электронной компоненты (скорость дрейфа vdr ; характеристическая энергияэлектронов D /  , где D - коэффициент диффузии,  - подвижность электронов; T / N g отношение первого коэффициента Таунсенда  T к концентрации тяжелых частиц N g ; ФРЭЭ;коэффициенты скоростей возбуждения электронных состояний и т.д.). Описание методовизмерений параметров электронной компоненты можно найти, например, в обзорах [607, 1793].Расчетные значения vdr , D /  и T / N g получаются из решения кинетического уравненияБольцмана для ФРЭЭ.

Абсолютные значения и пороги возбуждения сечений варьируются донаилучшего совпадения расчетных и экспериментальных данных в широком диапазоне энергийэлектронов. При применении метода формирования самосогласованного набора сечений для363определения абсолютных значений сечений используются экспериментальные данные по vdr ,D /  и T / N g , приведенные в обзоре [607] и в оригинальных работах [609, 1800–1828], атакже экспериментальные значения ФРЭЭ. Результаты измерений ФРЭЭ в водородной НТПзондовыми методами приведены в тлеющем разряде постоянного тока и ВЧ разряде [610, 1829–1835], в разрядах с вольфрамовым термоэмиссионном катодом в магнитном поле [408, 1550,1836, 1835], в плазме в условиях электронно - циклотронного резонанса [1538, 1541].

Этизначения включены в базу данных СИМ.Экспериментальные и теоретические данные о транспортном сечении упругогорассеяния электронов на H 2 и H приведены в обзорах [15, 848, 849, 855, 1274, 1702, 1793,1838, 1839] и работах [1706, 1840–1848].Рис.198. Транспортное сечение рассеянияэлектронов  trH2    на молекуле водорода H 2 отэнергии электронов  .

Точки - результатыизмерений:  - [758];  - [1841];  - [1842];  [1843];  - [1706]. Сплошные линии обозначаютрезультаты определения  trH2    : 1 - [1844]; 2 –данная работа; 3 - [1840]; 4 - [849].Рис.199. Транспортное сечение рассеянияэлектронов  trH    на атоме водорода H от . Точки - результатыэнергии электроновизмерений:-[758].Сплошныелинииобозначают результаты определения  trH    : 1 [1274, 1844]; 2 - [849].В настоящей работе для определения транспортного сечения  trH2    рассеянияэлектронов на H 2 используется выражениеn 9 trH    1016  exp  y [см2], y   an  x n , x  ln   ,2n 0(4.3.1.0)364a0  2.84717, a1  0.18135, a2  -0.10494, a3  -0.07611, a4  -0.0114, a5  0.0038, a6  6.9486×104, a7  -9.2049×10-5, a8  -1.04975×10-5, a9  8.18507×10-7,которое получено с привлечением данных из [1706, 1841–1843].

Для определениятранспортного сечения  trH    рассеяния электронов на H используется аппроксимационноевыражение из [1844] (рис. 199).Обсуждение механизмов возбуждения вращательных уровнейH2в основномэлектронном состоянии 1 g приведено в обзорах [15, 189, 848, 1274, 1702, 1793, 1799, 1839,1849]. Экспериментальные и теоретические данные о сечениях вращательного возбуждения rot  , J   J  молекулы H 2 электронным ударом приведены в обзорах [15, 189, 848, 1274,1702, 1793, 1799, 1839] и оригинальных работах [436, 437, 479, 487, 495, 497, 502, 578, 737, 845,859, 863, 888, 1301–1303, 1548, 1551, 1587, 1841, 1842, 1850, 1851, 1709, 1852–1864].Рис.200.

Сечение возбуждения вращательных уровней  rot  , J   J   молекулыводорода электронным ударом от энергии электронов  . а) Точки - результаты измерений rot  , J   0  J   2  :  - [1841];  - [1842]. Сплошные линии обозначают результатыопределения сечения в данной работе: 1 -  rot  , J   10  J   12  ; 2 -  rot  , J   8  J   10  ;3 -  rot  , J   6  J   8 ; 4 -  rot  , J   4  J   6  ; 5 -  rot  , J   2  J   4  ; 6 - rot  , J   0  J   2  .

б) Точки - результаты измерений  rot  , J   1  J   3 :  - [1861];  [1842];  - [1841]. Сплошные линии обозначают результаты определения сечения в даннойработе: 1 -  rot  , J   11  J   13 ; 2 -  rot  , J   9  J   11 ; 3 -  rot  , J   7  J   9  ; 4 - rot  , J   5  J   7  ; 5 -  rot  , J   3  J   5 ; 6 -  rot  , J   1  J   3365В настоящей работе определение  rot  , J   J   H 2 проводилось следующим образом.1. По данным о сечениях из [1841, 1842] и [1859–1860] для переходов J   0  J   2 иJ   1  J   3 ,соответственно,методомполиномиальнойрегрессииопределялись rot  , J   0  J   2  и  rot  , J   1  J   3 (рис. 200).

Остальные сечения возбуждения rot  , J   J  J   J  2 для J  2–11 находились из этих двух сечений с учетом измененияпорогов возбуждения по соотношениямB rot rot  , J   J   , J   J ,B rot , J   0  J   2     rot  , J   0  J   2 (4.3.1.1)B rot rot  , J   J   , J   J .B rot , J   1  J   3    rot  , J   1  J   3(4.3.1.2)2.

Абсолютные значения сечений определялись методом формирования самосогласованногонабора сечений.Рис.201.НормализованноеeVсечение возбуждения  rel  переходаv  0  v  1 ,характеризующегостолкновениямолекулводородаH 2 X 1g , v  0 с электронами. Точки- результаты измерений:  - [863];  [1866];  - [1868];  - [1711];  [1712]. Сплошные линии обозначаютрезультатыeV rel определениявданной работе.ОбсуждениемеханизмовколебательноговозбуждениямолекулыводородаH2электронным ударом в основном электронном состоянии 1 g приведено в обзорах [37, 759,1275,1799,1839,1865].Результатыизмеренийирасчетовабсолютныхзначенийдифференциального и полного сечений колебательного возбуждения H 2 для данного процессаприведены в [744, 1711, 1712, 1841, 1842, 1858, 1860, 1866–1875].

В диссертации сечениеколебательного возбуждения  vveV    для перехода v  0  v  1 определялось следующимобразом. Для получения зависимости сечения от энергии электронов проводиласьнормировка сечений, измеренных в [189, 1711, 1842, 1866]. Выбор нормированной зависимостиeV rel  выполнялся подбором параметров гауссовой функции методом наименьших квадратов366(рис. 201) по полученным нормированным данным. абсолютное значение сечения определялосьметодом формирования самосогласованного набора сечений.Рис.202.АмплитудыколебательноговозбужденияквантовогоколебательногосеченийFv 0vотчислаv .Точки  - результаты измерений [1868].Сплошные линии обозначают результатыопределения Fv 0v в данной работе.Рис.203. Сечения колебательного возбуждения  vveV    от энергии электронов  ,определенные в данной работе, для переходов: (а) 1 - v  0  v  7; 2 - v  0  v  6; 3 v  0  v  5; 4 - v  0  v  4; 5 - v  0  v  3; 6 - v  0  v  2; 7 - v  0  v  1.

Характеристики

Список файлов диссертации