Диссертация (1097947), страница 76

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

Текст из файла (страница 76)

В первом случае учитываются столкновения первого и второго рода электронов сH 2  X 1g , v  и H 2  N 1  (процессы 3.0 и 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, таблица 17, рис. 231).Во втором случае рассматриваются процессы столкновения первого и второго родаэлектронов с H 2  X 1g , v  0  и H 2  N 1  , соответственно (процессы 3.0 и 14.7, таблица17, рис.

232):H 2  X 1g , v  0   eРасчетыпоказывают,чтовH 2  N 1   e . (4.3.3.5)первомслучае,установлениестационарныхраспределений заселенностей состояний N 1 молекулы водорода имеет монотонныйхарактер (рис.231). Установление стационарных распределений заселенностей молекулы416водорода в состояниях N 1 во втором случае отличается от первого случая. Зависимостьот времени концентраций молекул водорода первой группы N 1u состояний и состояния2 EF 1g является немонотонной, а второй группы N 1 g монотонной. Это объясняетсяразличием значений коэффициентов скоростей возбуждения электронным ударом изсостояния X 1g , v  0 синглетных состояний первой и второй групп молекулы водорода.В обоих случаях, стационарные функции распределения по синглетным состояниямудовлетворительно описываются формулами Больцмана с температурой возбужденияTe  N 1   Te (рис.

233). Они формируются в результате обмена энергией междупоступательными степенями свободы электронов и внутренними (колебательной иэлектронной) степенями свободы молекулы водорода. Это приводит к установлениюдинамического равновесия между поступательными и внутренними степенями свободыэлектронов и молекулы водорода, соответственно. Кинетика синглетных состояний ивремя релаксации энергии по внутренним степеням свободы молекулы водорода зависятот степени колебательно – поступательной неравновесности vib  H 2  водородной НТП. Вусловиях газоразрядной плазмы, при которых превалирует возбуждение колебательных иэлектронных состояний молекулы водорода электронным ударом, измерения временнойзависимости интенсивностей излучения для переходов H 2  N 1u  X 1g , v  молекулыводорода могут позволить получить информацию о степени колебательного возбуждениямолекулярного водорода.Учет в кинетической схеме модели процессов (3.0 и 14.0, 14.1, 14.2, 14.3 и 14.4,таблица 17) и излучательных переходов H 2  N 1u  X 1g , v  (62.0, таблица 17) оказываетвлияние на формирование заселенностей молекулы водорода по состояниям N 1u первойгруппы и основного состояния X 1 g на колебательных уровнях v  1 .

В водородной НТП,прозрачной для УФ излучения, времена электронной релаксации концентрацийH 2  N 1 u  коррелируют с соответствующими временами для концентраций H 2  X 1g , v  .Это соответствует установлению динамического равновесия между колебательной иэлектронной степенями свободы молекулы водорода (в пределах первой группысостоянийN 1u . Стационарные функции распределения молекулы водорода посостояниям N 1u и ФРКУ молекул водорода в состоянии X 1 g описываются формуламиБольцмана с одинаковыми температурами, Tv  X 1g  = Te  N 1 u  =1.5 эВ (рис. 233а).417Величиныэтихтемпературменьше,чемтемператураэлектронов,Tv  X 1g  = Te  N 1 u  < Te =4 эВ. Расширение кинетической схемы посредством учетаизлучательных переходов H 2  N 1u  X 1g , v  приводит к уменьшению стационарныхзначений концентраций первой группы состояний N 1u : концентрации H 2  2 B1u  иH 2  2C1 u  уменьшаются, приблизительно, в 6 – 7 раз; концентрации H 2  3B1u  ,H 2  3D1u иH 2  4 B1u  , уменьшаются приблизительно, на порядок.

Учет вкинетической схеме радиационного распада первой группы синглетных состояний N 1uмолекулыводородаприводиткнарушениюдинамическогоравновесиямеждупоступательными степенями свободы электронов и внутренними степенями свободы(колебательной и электронной) молекулы водорода в пределах первой группы состоянийN 1u . Равновесие сохраняется между поступательными степенями свободы электронов иэлектронной степенью свободы молекулы водорода в пределах второй группы состоянийN 1 g (рис. 233б). При выполнении рассмотренных условий в водородной газоразряднойплазме, в которой явлением поглощения УФ излучения можно пренебречь, из измеренийфункции распределения молекулы водорода по синглетным состояниям первой группыN 1u можно определить величину колебательной температуры Tv  X 1g  .

Процессыпоглощения УФ излучения H 2  X 1g , v  могут приводить к образованию атомарноговодорода в основном и электронно – возбужденных состояниях, а также молекул водородав синглетных состояниях [184, 217], и, таким образом, оказывать влияние на кинетикуH 2  X 1g , v  и H 2  N 1  .Расчеты с учетом процессов (3.0 и 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 62.0, 62.1 и 62.2,таблица 17) показывают, что радиационный распад состояний N 1u в расположенныениже термы N 1 g молекулы водорода, а также каскадное заселение состояний N 1u врезультате радиационного распада из более высоко расположенных термов N 1 gмолекулы водорода играют важную роль в кинетике второй группы состояний N 1 gмолекулы водорода. Данные излучательные переходы слабо влияют, как на механизмызаселения и обеднения, так и на стационарные значения концентраций первой группысостояний N 1u молекулы водорода.

Как и в случае первой группы синглетныхсостояний,расширениекинетическойсхемызасчетрадиационныхпереходов418H 2  N '1  g  N 1 u  и H 2  N 1 u  N 1 g  приводит к нарушению динамическогоравновесия между поступательными степенями свободы электронов и электроннойстепенью свободы молекулы водорода в пределах второй группы N 1 g состояний иуменьшению значений концентрацийN 1 gсостояний (за исключением 2 EF 1gсостояния) и времени электронной релаксации. Верхние излучательные состояния3GK 1g , 3I 1 g и 3 D1 u (переходов H 2  3GK 1g  2 B1u  , H 2  3I 1 g  2 B1u  и т.д.,таблица 14) применяются для спектральной диагностики водородной НТП [307, 308, 330,1549, 1577].

Из приведенного выше анализа кинетики синглетных состояний следует, чтодля спектральной диагностики плазмы предпочтительно использовать состояние 3I 1 g и3 D1 u , поскольку в заселение излучающего состояния 3GK 1g молекулы водородаследуетожидатьвкладаизлучательныхпроцессовH 2 D1u  GK 1gиH 2 B1u  GK 1g .Расширениекинетическойсхемызасчетучетапроцессовступенчатоговозбуждения и дезактивации электронным ударом синглетных состояний N 1 молекулыводорода не оказывает заметного влияния на механизм формирования стационарныхзаселенностей первой группы синглетных состояний N 1u молекулы водорода и ФРКУмолекулы водорода в основном состоянииX 1 g .

Стационарные распределениязаселенностей молекулы водорода по состояниям N 1u первой группы и основногосостоянияX 1 gописываются формулами Больцмана при температурах, равных,приблизительно, 1.5 эВ при учете в СИМ (нумерация из таблицы 17): столкновенийпервого и второго рода электронов с H 2  X 1g , v  и H 2  N 1  (процессов 3.0 и 14.0, 14.1,14.2, 14.3, 14.4), радиационных переходов (процессов 62.0, 62.1 и 62.2), ступенчатоговозбуждения и дезактивации электронным ударом синглетных состояний H 2 (процессов14.8).

Роль этих процессов существенна в кинетике второй группы синглетных состоянийN 1 g молекулы водорода в ИТР [1557]. Включение в СИМ процессов ступенчатоговозбуждения и девозбуждения состояний N 1 молекулы водорода электронным ударомприводит к заметному увеличению стационарных значений концентраций второй группысинглетных состояний N 1 g . Они компенсируют нарушение динамического равновесиямежду колебательной и электронной (в пределах второй группы синглетных состояний)419степенями свободы молекулы водорода, вызванного радиационными переходамиH 2  N '1  g  N 1 u  и H 2  N 1 u  N 1 g  .

В результате формируется стационарнаяфункция распределения молекул водорода по синглетным состояниям N 1 g , котораяудовлетворительно аппроксимируется формулой Больцмана с температурой возбужденияTe  N 1 g  , равной температурам Tv  X 1g  и Te  N 1 u  , Te  N 1 g  = Tv  X 1g  =Te  N 1 u  < Te . Из спектральных измерений функции распределения молекул водорода посинглетным состояниям N 1 g можно определить значение Tv  X 1g  .ФРКУ молекулы водорода в основном состоянии X 1 g , рассчитанные с учетомкинетической схемы модели, расширенной за счет столкновительных процессов (66.0,66.1 и 66.2, таблица 17), удовлетворительно описывается формулой Больцмана сколебательной температурой, которая Tv  X 1g  =1.5 эВ.

Она слабо отличается от той, чтополучена без учета процессов столкновительного тушения возбужденных синглетныхсостояний молекулы водорода. Стационарная функция распределения заселенностеймолекулы водорода в состояниях N 1u первой группы удовлетворительно описываетсяформулой Больцмана с температурой возбуждения Te  N 1 u  , равной, приблизительно,1.7 эВ. Она слабо отличается от той, что получена без учета процессов столкновительноготушения возбужденных состояний молекулы водорода (  1.5 эВ). В рамках развитой СИМводородного ИТР роль процессов дезактивации H 2  2 B1u  , H 2  3B1u  и H 2  3D1u при соударениях с молекулами водорода не существенна по сравнению с ролью процессов(3.0, 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.8, 62.0, 62.1, 62.2, 66.0, 66.1 и 66.2, таблица 17).

Характеристики

Список файлов диссертации