Диссертация (1097947), страница 74

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

Текст из файла (страница 74)

Символы - расчетФРКУмолекулыБольцманаводородаприпоформулеTv X 1g  Te =4эВ.Содержание атомов водорода PH=0. РасчетФРКУ молекулы водорода выполнен с учетомвСИМпроцессов(3.0,таблица17).Экспериментальные условия: температура Te=4.0эВиконцентрацияNe=1014см-3электронов, полное давление газа p=760 Тор,поступательная температура газа Tg= 310 К.Рис.227. Зависимость ln  N v  (для колебательных уровней v =0 – 14) от времени tp (сек)в ИТР в водороде [1557]. Расчет ФРКУ молекулы водорода выполнен с учетом в СИМпроцессов (3.0, таблица 17).

Экспериментальные условия такие же, как и на рис. 226.406Рис.228.ЗависимостьФРКУмолекулы водорода в состоянии X 1 gот времени tp (с) в ИТР в водороде[1557]: 1 - 10-19, 2 - 1.5 10-19, 3 - 10-18, 4 10-14, 5 - 10-12, 6 - 10-10, 7 - 10-8, 8 - 10-7, 9- 8 10-7, 10 – 13 для tp = 2 10-6 – 5 10-5сек. Время релаксации - 10-5 сек.Символы – квазистационарная ФРКУмолекулыводорода.Содержаниеатомов водорода PH=0. Расчет ФРКУмолекулы водорода выполнен с учетомв СИМ процессов (3.0 и 4.0, таблица17).

Экспериментальные условия такиеже, как и на рис. 226.Рис.229. Зависимость ФРКУ молекулыводорода в состоянии X 1 g от времениtp (сек) в ИТР в водороде [1557]: 1 - 1019, 2 - 1.5 10-19, 3 - 10-18, 4 - 10-14, 5 - 10-12, 6 - 10-10, 7 - 10-8, 8 - 10-7, 9 - 2 10-7,10–3 для tp = 3 10-7 – 4 10-7 сек.

Времярелаксации - 4 10-7 сек. Символы квазистационарнаяФРКУмолекулыводорода. Содержание атомов водородаPH=0. Расчет ФРКУ молекулы водородавыполнен с учетом в СИМ процессов(3.0-5.0,таблица17).Экспериментальные условия такие же,как и на рис.226.407Рис.230. Зависимость ФРКУмолекулыводородавсостоянииX 1 g от времени tp (с) в ИТР вводороде [1557]: 1 - 10-19, 2 - 1.5 1019, 3 - 10-18, 4 - 10-14, 5 - 10-12, 6 - 10-10,7 - 10-8, 8 - 10-7, 9 - 2 10-7, 10 – 13 дляtp = 3 10-7 – 4 10-7 с. Времярелаксации - 10-7 с.

Символы квазистационарная ФРКУ молекулыводорода.СодержаниеводородаPH=5%.РасчетмолекулыводородаатомовФРКУвыполненсучетом в СИМ процессов (3.0 – 6.0,таблица17).Экспериментальныеусловия такие же, как и на рис. 226.Рис.концентрации231.молекулЗависимостьводородаввозбужденных состояниях от времени tp вИТР в водороде ( E / N > 100 Тд, Ne  1015см-3 , Te =4 эВ и Tg =310 К) [1557]: (а) 1 3 D1 u , 2 - 3 B1u ; 3 - 4 B1u , 4 - 2 C1 u , 5- 2 B1u ; (б) 1 - 4 O1g , 2 - 4 R1 g , 3 3 HH 1g , 4 - 3 I 1 g , 5 - 4 P1 g , 6 2 EF 1g .В уровневой полуэмпирическойСИМводороднойНТПучитываютсяпроцессы (3.0, 14.0 – 14.4, таблица 17).408Рис.232.

Зависимость концентрации молекул водорода в возбужденных состоянияхот времени. Обозначения и экспериментальные условия как на рис.231. В уровневойполуэмпирической СИМ водородной НТП учитываются возбуждение и девозбуждениеэлектронных состояний молекулы водорода с участием электронов и H 2  X 1g , v  0 Рис.233. Распределение заселенностей молекулы водорода по электроннымсостояниям в различные моменты времени (tp, сек): 1 - 10-18; 2 - 10-14; 3 - 10-12; 4 - 10-10; 5 10-8; 6 - 10-7; 7 - 5  10-7; 8 - 10-6; 9 - 10-4; 10 - 10-3; 11 - 5  10-3. (а) - 3 D1 u , 3 B1u ; 4 B1u ,2 C1 u и 2 B1u .

(б) - 2 EF 1g , 3 I 1 g , 3GK 1g и 4 R1 g . В уровневой полуэмпирическойСИМ водородной НТП учитываются процессы (3.0 и 14.0-14.4, таблица 17) иизлучательные переходы H 2  N 1u  X 1g , v  (62.0, таблица 17). Экспериментальныеусловия как на рис.231.На рис. 225 и в таблице 11 приведены результаты расчетов, выполненныхпосредством СИМ водородной НТП, развитой в данной работе, и измерений [408, 481,495, 502, 523, 578, 579, 628, 1301-1304, 1538, 1541, 1548, 1550, 1552, 1557, 1673] ФРКУмолекулы водорода в основном электронном состоянии X 1 g с соответствующимизначениями колебательной температуры Tv  X 1g  .409Рис.234.ЗависимостьФРКУмолекулы водорода в состоянии X 1 g отвремени (tp, сек): 1 - 10-19; 2 - 1.5  10-19; 3 10-18; 4 - 10-15; 5 - 10-14; 6 - 10-13; 7 - 10-12; 8- 10-11; 9 - 5  10-10; 10 - 10-9; 11 - 10-8; 12 5  10-8; 13 - 9  10-8 с.

В уровневойполуэмпирическойСИМНТПпроцессыучитываютсяводородной(3.0-6.0,14.0-14.4, 62.0 и 62.1, таблица 17).Экспериментальныерис.231.СимволывосстановлениеводородаусловияпоБольцмана,ФРКУформуламикакна-молекулыТреанорасоответственно,ипризначениях Tv  X 1g  =3580 K и Tg =310 K.Рис. 226 – 234 иллюстрируют временную зависимость концентраций молекулводорода и распределений заселенностей молекулы водорода по колебательным уровнямосновного состояния и синглетным состояниям, рассчитанных в водородном ИТР [1557].Расширение кинетической схемы СИМ водородной НТП и вариации величины  eслабо влияют на результаты определения стационарной функции распределения понижним колебательным уровням ( v =0-2) молекулы водорода в основном электронномсостоянии X 1 g в газовых разрядах [408, 481, 495, 502, 523, 578, 579, 628, 1301–1304,1538, 1541, 1548, 1550, 1552, 1557, 1673].

Уровневая полуэмпирическая СИМ,удовлетворительно описывает экспериментальные результаты. Измеренные стационарныезначения Tv  X 1g лежат в диапазоне от 1500 К до 3400 К и находятся вудовлетворительном согласии с результатами расчета (1500–3100 К). Приведенные в[1540, 1617, 1624] значения Tv  X 1g   (4.0–12)  103 К выпадают из данного диапазона и,по-видимому, являются завышенными. Это ставит под сомнение значения факторовФранка - Кондона для переходов N 3  X 1g и N 1  X 1g из [1574, 1617].Наилучшее согласие между рассчитанными и измеренными значениями ФРКУмолекулводородаизначениямиTv  X 1g достигаетсяприиспользовании:коэффициентов скорости VT - обмена энергией между молекулами водорода K10Mol Tg  ,410приведенных в [1717, 1718, 1723]; уровневых сечений возбуждения электронным ударомH 2 X 1g , v и H 2 N 1 из [1275]; коэффициента скорости VV- обмена энергией междумолекулами водорода K1001 Tg  из [1717]; уровневых коэффициентов скоростей VT - и VV- обмена энергией между молекулами водорода, определенных по формулам связи из[189] при значении параметра межмолекулярного взаимодействия  HBM2  H 2 (нм-1), котороесовпадает со значением, оцененным по формуле (4.3.3.0); коэффициентов скоростеймногоквантового колебательно - поступательного VT- обмена энергией междумолекулами и атомами, величины которых, приведены в [1562]; излучательныхвероятностей переходов и коэффициентов скоростей дезактивации из [1569, 1572–1574,1617] и [133, 141, 189], соответственно.Дальнейшее расширение кинетической схемы процессов с учетом колебательно возбужденных молекул водорода, предполагает уточнение полученных значенийуровневыхкоэффициентовскоростейпроцессов.Рассчитанныеиизмеренныераспределения заселенностей молекулы водорода по нижним колебательным уровнямудовлетворительно аппроксимируются распределениями, полученных с использованиемформул Больцмана и Тринора (рис.225).

Кинетика синглетных состояний молекулыводорода играет важную роль в формировании стационарной ФРКУ молекулы водорода всостоянии X 1 g на высоких колебательных уровнях, v  4 (рис.225б и 225в). Влияние,особенно, выражено в разряде с вольфрамовым термоэмиссионным катодом в магнитномполе [408, 495, 501, 502, 1548, 1550], в полом катоде [1552], в СВЧ разряде [523] и ЭЦРразряде [1537–1539, 1541]. В ТРПТ [481] влияние является минимальным (рис.225а). Этообусловлено различием значением концентраций электронов и ФРЭЭ в газовых разрядах.В условиях, описанных в [408, 495, 501, 502, 523, 1537–1539, 1541, 1548, 1550] ФРЭЭявляются бимаксвелловскими.

ФРЭЭ, в отличие от тлеющего разряда постоянного тока[481], в диапазоне энергии электронов, в котором расположены пороги возбуждениясинглетных состояний электронным ударом ( N 1 , v , 11.4–14.8 эВ), обогащена«горячими» электронами. Стационарные функции распределения по синглетнымсостояниям молекулы водорода и по высоким колебательным уровням молекулыводорода в состоянииX 1 gзаметно отличаются от распределения Больцмана.Заселенности молекулы водорода в состоянии X 1 g , рассчитанные для условий [408, 481,495, 501, 502, 1548, 1550, 1552, 1560,1558, 1589, 1539, 1541], монотонно уменьшаются сувеличением колебательного уровня v от 4 до 14.

Для условий [523] наблюдаетсянемонотонное изменение относительных заселенностей молекул водорода. Максимум411концентрации колебательно - возбужденных молекул водорода имеет место для номераv  11. Таким образом, СИМ в многотемпературном приближении, предложенная в [523],не воспроизводит правильно ФРКУ молекулы водорода в состоянии X 1 g на высокихколебательных уровнях.

Во всех разрядах, наблюдаемая в экспериментах и расчетахструктура распределений заселенностей молекул водорода по колебательным уровням восновном состоянии и по синглетным состояниям обусловлена конкуренцией процессов(3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 16.0, 16.1, 62.0 и 62.1, таблица 17, параграф4.3), роль объемных процессов из которых в эволюции концентраций H 2  X 1g , v  иH 2  N 1  от времени пребывания в области ИТР разряда, анализируется, ниже, дляусловий ИТР [1557].В результате расчетов ФРЭЭ в водородном ИТР ( E / N > 100 Тд, Ne  1015 см-3 иTg =310 К) [1557] установлено что, она слабо отличается от максвелловской притемпературе электронов Te =4 эВ. Максвелловское распределение использовалось дляопределениякоэффициентовскоростейпроцессовэлектрон-молекулярныхстолкновений.

Для простоты анализа и наглядности применения метода идентификации,установления иерархии и редуцирования кинетических процессов, плазмохимическиереакции и процессы в определенной последовательности включаются в кинетическуюсхему полуэмпирической СИМ водородного ИТР при решении балансных уравнений дляконцентраций возбужденных частиц.Нарис.226приведенырезультатырасчетов(линии)установленияквазистационарной ФРКУ молекулы водорода в основном электронном состоянии 1 g вИТР с учетом в кинетической схеме процессов (процесс 3.0, таблица 17, параграф 4.3).Значки являются результатом расчета значений ln  Nv  по формуле Больцмана, приколебательной температуре Tv  1g   Te .

Характеристики

Список файлов диссертации