Диссертация (1097947), страница 72

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

Текст из файла (страница 72)

Потери энергии электронами впроцессах диссоциативной ионизации молекулы водорода малы по сравнению с потерямиэнергии электронов при прямой ионизации молекулы водорода (рис. 225). Величина T / Nоказывается чувствительной к изменению абсолютного значения сечения прямой ионизациимолекулы водорода. Результат определения нормированной зависимости сечения прямойионизации молекулы водорода от энергии электронов приведен на рис.

216. Наилучшеесогласие между результатами расчета и измерений T / N достигается при  pmax 1.7×10-16 см2,,H 2которое согласуется с результатом измерения этой величины [1923].4.3.3. Исследование методами численного моделирования кинетики возбужденных частицв водородной НТПИсследованию методами численного моделирования кинетики возбужденных частиц вводородной НТП посвящено большое количество работ [127, 133, 141, 171, 523, 721, 956, 1562,1633, 1663–1672, 1674, 1676–1678, 1680–1690, 1692–1696, 1698, 1699, 1939–1943] дляинтерпретации компонентного состава плазмы и обработки результатов спектральныхизмерений.

Установлено, что в газовых разрядах в молекулярном водороде при низкихдавлениях гомогенные и гетерогенные процессы с участием колебательно – возбужденныхмолекул H 2 X 1g , vи атомов H 1s  2 S1/2  водорода играют важную роль в образованиинейтральных, заряженных атомов и молекулярных соединений. Трудности теоретическогопредсказания степени диссоциации и ионизации водородной НТП с использованием СИМразличной размерности обусловлены недостатками кинетических схем и отсутствием надежныхбаз данных сечений и коэффициентов скоростей, описывающих гетерогенные и гомогенныепроцессы.Вбольшинстверабот,посвященныхразвитиюСИМводороднойНТП,ограничиваются рассмотрением столкновительно - излучательных процессов с участиемH 2 X 1g , v , атомов водорода в основном и возбужденных состояниях, электронов,отрицательных и положительно заряженных атомов и молекулярных соединений. Кинетикамолекул водорода в электронно-возбужденных состояниях учитывается только при решениикинетического уравнения Больцмана для ФРЭЭ, а при решении уравнений баланса для398концентрацийвозбужденныхчастицнерассматривается.Привысокихзначенияхнапряженности электрического поля и концентрации электронов формирование ФРКУмолекулы водорода в основном состоянии X 1 g обусловлено образованием H 2 X 1g , v черезсинглетные электронные состояния молекулы водорода.

Кинетика триплетных и синглетныхэлектронныхсостояниймолекулыводородаиграетважнуюрольвформированииспектрального состава излучения и функций распределения частиц (атомов, молекулярныхсоединений и их ионов) в возбужденных состояниях водородной НТП. Расширениекинетической схемы СИМ посредством кинетики возбужденных состояний позволит сочетатьих со спектральными методами и развивать экспериментально - расчетные методики дляэффективной диагностики водородной низкотемпературной плазмы.Данный подпараграф 4.3.3 посвящен развитию СИМ кинетики электронно - возбужденныхмолекул водорода в НТП. СИМ водородной НТП состоит из базы данных для сечений икоэффициентов скоростей элементарных процессов частиц водородной НТП, вычислительныхмодулей для определения ФРЭЭ, концентрации частиц в возбужденных состояниях, а такжемодуля для идентификации, установления иерархии и редуцирования кинетических процессов(рис.

1, глава 1).Кинетику триплетных и синглетных состояний в водородной плазме можнорассматривать независимо. Основное внимание уделяется кинетике синглетных состоянийN 1 молекулы водорода: столкновениям первого и второго рода электронов с H 2  X 1g , v  иH 2  N 1  ; образованию H 2  X 1g , v  через синглетные термы молекулы водорода; каскаднымизлучательным переходам между синглетными состояниями; ступенчатому возбуждению идевозбуждению электронным ударом состояний синглетных состояний молекулы водорода;столкновительным процессам дезактивации H 2  N 1  на молекулах водорода; формированиюбазы данных измеренных и рассчитанных столкновительно - излучательных характеристикпроцессов с участием H 2  X 1g , v  и H 2  N 1  .

При исследовании кинетики синглетныхсостояний их удобно разделить на две группы. К первой группе состояний N 1u относятсятермы 2 B1u , 2 C1 u , 3 B1u , 3 D1 u и 4 B1u , для которых разрешены электрическиедипольные переходы H 2  N 1u  X 1g  в основное состояние X 1 g молекулы водорода.1Вторую группу состояний N 1 g образуют термы 2 EF 1g , 3 I 1 g , 3 H H g , 3 GK 1g , 4 P1 g и4 R1 g , для которых запрещены электрические дипольные переходы в состояние X 1 gвследствие нарушения сохранения симметрии электронных термов, разрешены электрические399дипольные переходы H 2  N 1 g  N 1u  и H 2  N 1u  N 1 g  ( N 1 g и N 1 g являютсятермами второй группы состоянийN 1 g , у которых энергия больше или меньше,соответственно, чем энергии комбинирующих термов первой группы состояний N 1u ).Сечения возбуждения прямым электронным ударом состояний N 1u из основного состоянияX 1 g молекулы водорода больше по величине, чем соответствующие сечения для состоянийN 1 g .

Это обуславливает различие кинетики синглетных состояний в водородной плазме.Для определения коэффициентов скоростей процессов, описывающих столкновенияэлектронов с молекулой водорода, в уровневой полуэмпирической СИМ, развитой вдиссертации, использовались ФРЭЭ, измеренные зондовыми методами в [408, 495, 502, 1538,1541, 1548, 1550] и полученные в результате расчетов с учетом условий эксперимента [481, 523,578, 579, 628, 1301–1304, 1557, 1673]. В газовом разряде с вольфрамовым термоэмиссионномкатодом в магнитном поле [408, 495, 502, 1548, 1550] и плазме в условиях электронноциклотронного резонанса [1538, 1541] ФРЭЭ является бимаксвелловской.

Она определялась сучетом измеренных зондовыми методами температур электронов, соответствующих низко – ивысоко - энергетической части ФРЭЭ (Tc и Th, соответственно, таблица 11, параграф 4.1). В ВЧразряде [578, 579, 628, 1301-1304, 1673] и разряде полого катода [1552] ФРЭЭ являетсямаксвелловской. Температура электронов Te в ВЧ разряде бралась из [523]. Её значение вразряде полого катода измерено зондовыми методами [1552]. В тлеющем разряде постоянноготока [481], СВЧ разряде [523] и ИТР [1557] изотропная часть ФРЭЭ определяется на основерешения кинетического уравнения Больцмана для электронов в двухчленном приближении.При решении уравнения Больцмана для электронов учитываются следующие процессы(нумерация процессов из таблицы 17, параграф 4.3): упругие столкновения электрона с H 2 (1.0)и H (1.1); возбуждение и девозбуждение вращательных уровней J молекулы водорода (2.0,набор сечений включает переходы J  J  2 и J  J  2 для уровней J  2  11 ); резонансноевозбуждение и девозбуждение колебательных уровней v =1–14 состояния X 1 g молекулыводорода (3.0, набор сечений включает как одноквантовые, так и многоквантовые переходы,v  v  v , v =1–14); диссоциативное возбуждение 15 синглетных состояний 2 B1u , 2 C1 u ,13 B1u , 3 D1 u , 4 B1u , 4 D1 u , 2 EF 1g , 3 I 1 g , 3 H H g , 3 GK 1g , 3 J 1 g , 4 P1 g , 4 O1 g ,4 R1 g , 4 S 1 g с разрешением по колебательным уровням v =0–14 состояния X 1 g молекулыводорода (10.0 и 10.1); диссоциативное возбуждение 2 триплетных состояний 3 e3u (8.0) и2 b3u (9.0) с разрешением по колебательным уровням v =0–14 и v =0–7, соответственно,400состояния X 1 g молекулы водорода (10.2 и 10.3); ионизация колебательно–возбужденныхмолекул водорода H 2  X 1g , v  0  14  прямым электронным ударом (11.0); диссоциативнаяионизация H 2  X 1g , v  0  14  электронным ударом через образование колебательно –возбужденных молекул иона водорода в стабильном X 2 g (12.0) и неустойчивом B 2u (12.1)состояниях; ионизация атома водорода электронным ударом (13.0); возбуждение идевозбуждение 15 синглетных состояний N 1 =2 B1u , 2 C1 u , 3 B1u , 3 D1 u , 4 B1u ,14 D1 u , 2 EF 1g , 3 I 1 g , 3 H H g , 3 GK 1g , 3 J 1 g , 4 P1 g , 4 O1 g , 4 R1 g , 4 S 1 g (14.0, 14.1,14.2, 14.3 и 14.4) с разрешением по колебательным уровням v =0-14 основного состояния X 1 gмолекулы водорода; захват электрона H 2  X 1g , v  0  14  через образование отрицательногомолекулярного иона водорода H 2 (15.0); возбуждение электронных состояний атома водорода(19.2); фотоприлипание (26.2); возбуждение и девозбуждение 12 триплетных состояний N 3 =3 3 3 2 b3u , 2 c3 u , 2 a  g , 3 e3u , 3 d 3 u , 3 h  g , 3 g  g , 3 i 3 g , 4 f 3u , 4 k 3 u , 4 r 3 g , 4 s 3 g (42.1)с разрешением по колебательным уровням v =0-14 основного состояния X 1 g молекулыводорода; электрон - электронные столкновения.

Характеристики

Список файлов диссертации