Диссертация (1097947), страница 77

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

Текст из файла (страница 77)

Длясостояний 2C1u и 4 B1u необходимо принимать во внимание их каскадное заселение врезультате столкновительной дезактивации состояний 2 EF 1g и 3P1 g , соответственно,молекулами водорода. Функции распределения заселенностей молекулы водорода повозбужденным состояниям N 1 g , удовлетворительно, описывается формулой Больцманас температурой Te  N 1 g   2.2 эВ. Она больше, чем полученная без учета процессовстолкновительного тушения. Наблюдаемое различие в температурах обусловленовлиянием столкновительной дезактивации на кинетику состояний 4 P1g и 2 EF 1g . Такимобразом, роль процессов дезактивацииH 2  3GK 1g  , H 2  3HH 1g  , H 2  3I 1 g  иH 2  4 R1 g  на молекулах водорода в ИТР не существенна по сравнению с процессами420(3.0, 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.8, 62.0, 62.1 и 62.2, таблица 17). Для состояний 4 P1g и2 EF 1g необходимо принимать во внимание их столкновительную дезактивацию(процессы4.3.3.75и4.3.3.77).Неадиабатическиеэффекты,наблюдающиесявэмиссионных спектрах водородной НТП и проявляющиеся при взаимодействииH 2  N 1  [184, 307, 308, 330, 1549, 1577], играют важную роль в кинетике синглетныхсостояний молекулы водорода.Рассчитанная ФРКУ ( v  0-14) молекулы водорода в основном электронномсостоянии X 1 g с учетом в кинетической схеме СИМ процессов (4.0, 5.0 и 6.0, таблица17) заметно отличается от распределения Больцмана (рис.

234). Распределениязаселенностей молекулы водорода определяется, преимущественно, конкуренциейпроцессов (3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.8 и 62.0, таблица 17). ПроцессыVT -энергообменамеждумолекуламиводородаобуславливаютуменьшениеконцентраций H 2  X 1g , v  для группы высоколежащих уровней v  10. Процессыколебательно - колебательного VV - энергообмена между молекулами водорода приводитк перераспределению молекул по колебательным уровням. Процессы возбуждениямолекул водорода через синглетные термы приводит к обогащению заселенностей навысоких колебательных уровнях.

Для ФРКУ молекулы водорода характерно наличие«плато» для высоких колебательных уровней v  5 – 11. Различие результатов расчетовзначений ln  Nv  , полученных с помощью традиционного метода описания возбужденияколебательных уровней v через синглетные термы и с учетом явной кинетики синглетныхсостояний первой N 1u и второй N 1 g и N 1 g группы, наблюдается на ранней стадииформирования ФРКУ молекулы водорода и для высоких значений колебательных чисел.При использовании второго метода описания возбуждения колебательных уровней черезсинглетные состояния наблюдается формирование «плато» концентраций с v  3 – 14, впределах которого значения ln  Nv  изменяются очень слабо.

При явном учете вкинетической схеме модели кинетики синглетных состояний значения ln  Nv  монотонноуменьшаются с ростом номера колебательного уровня v . Различие ln  Nv  увеличиваетсяс ростом v . На поздней стадии временной эволюции ФРКУ молекулы водорода, котораясоответствуетвременамустановлениястационарнымколебательных уровней, различие значений ln  Nv значениямзаселенностейминимально. Для оптическойдиагностики и корректного описания процессов кинетики H 2  X 1g , v  в ИТР в водороде, в421проточных реакторах, необходимо, учитывать столкновительные и излучательныепроцессы с участием H 2  N 1u , N 1 g , N 1 g  в явном виде.4.4. Выводы к главе 4В настоящей главе диссертации развита полуэмпирическая СИМ водородной НТПс учетом кинетики колебательно-возбужденных H 2  X 1g , v  и синглетных состояниймолекул водорода с соответствующей базой данных столкновительно - излучательныххарактеристик кинетических процессов.

Создана база данных параметров водороднойНТП. Приведено сравнение измеренных квазистационарных ФРКУ молекулы водорода восновном электронном состоянии с соответствующими значениями колебательныхтемператур первого уровня, с рассчитанными в рамках развитой в работе уровневойполуэмпирической СИМ плазмы в водороде.

Наилучшее согласие эксперимента и теорииимеет место при использовании в расчетах значений K10Mol Tg  и K1001 Tg  из [1717, 1718,1723], а также уровневых коэффициентах скоростей VT - и VV - обмена энергией междумолекулами водорода, определенных по формулам связи из [189] при значении параметрамежмолекулярного взаимодействия =35.3 нм-1. В результате численного моделированияустановлено, что ФРКУ молекулы водорода в основном состоянии X 1 g заметноотличаются от распределений Больцмана. Время установления квазистационарной ФРКУмолекулы водорода в основном состоянии зависит от степени полноты кинетическойсхемы, описывающей ступенчатое возбуждение колебательных уровней молекулыэлектронным ударом. При этом квазистационарная ФРКУ молекулы водорода слабозависит от числа процессов.

Установлено, что конкуренция процессов столкновенийпервого и второго рода электронов с H 2  1g , v  , одноквантового VT  и VV  обменаэнергией между молекулами водорода, колебательно - поступательного VT - обменаэнергией между молекулами и атомами водорода приводит к нарушению частичноголокального термодинамического равновесия между колебательными степенями свободымолекулы водорода и поступательными степенями свободы электронов. Кинетикасинглетных состояний и время релаксации энергии по внутренним степеням свободымолекулыводородаопределяютсястепеньюколебательно–поступательнойнеравновесности водородной НТП.

В условиях газоразрядной плазмы, при которыхпревалирует возбуждение колебательных и электронных состояний молекулы водородаоднократным электронным ударом, спектральные измерения интенсивностей излучения422для переходов H 2  N 1u  X 1g , v  ( N 1u =2 B1u , 2 C1 u , 3 B1u , 3 D1 u , 4 B1u )молекулы водорода могут позволить получить информацию о степени колебательноговозбуждения молекулярного водорода. Показано, что радиационный распад состоянийN 1u молекулы водорода приводит к нарушению динамического равновесия междупоступательными степенями свободы электронов и внутренними степенями свободымолекулы водорода (в пределах комплекса состояний N 1u ).

Оно сохраняется междуколебательной и электронной (в пределах комплекса состояний N 1u ) степенями свободымолекулы водорода. В водородной НТП, в которой явлением поглощения УФ излученияможно пренебречь, из спектральных измерений функции распределения молекулыводорода по синглетным состояниям N 1u можно определить величину Tv  X 1g основного электронного состояния. Радиационные переходы H 2  N '1  g  N 1 u  иH 2  N 1 u  N 1 g  ( N 1 g =2 EF 1g , 3 I 1 g , 3 H H g , 3 GK 1g , 4 P1 g , 4 R1 g ) приводят1к нарушению динамического равновесия между поступательными степенями свободыэлектронов и электронной степенью свободы молекулы водорода в пределах группысостояний N 1 g и уменьшению времени их электронной релаксации.

Из излучающихсостояний 3GK 1g , 3I 1 g и 3 D1 u , которые часто применяются для спектральнойдиагностики водородной НТП, предпочтительно использовать состояния 3I 1 g и 3 D1 u .Поскольку, в заселение состояния 3GK 1g молекулы водорода следует ожидать вкладкаскадныхизлучательныхпроцессов.Ступенчатоевозбуждениеидезактивацияэлектронным ударом состояний N 1 молекулы водорода компенсируют нарушениединамического равновесия между колебательной и электронной (в пределах группысостояний N 1 g ) степенями свободы молекулы водорода, вызванного радиационнымипереходамиH 2  N '1  g  N 1 u иH 2  N 1 u  N 1 g  .Рольстолкновительной дезактивации H 2  2 B1u  , H 2  3B1u  , H 2  3D1u процессовH 2  3GK 1g  ,H 2  3HH 1g  , H 2  3I 1 g  и H 2  4 R1 g  при соударениях с молекулами водорода несущественна по сравнению с упомянутыми выше столкновительно - излучательнымипроцессами.

Для состояний 2C1u , 4 B1u , 2 EF 1g и 4 P1 g необходимо принимать вовнимание каскадное заселение состояний 2C1u и 4 B1u в результате столкновительнойдезактивации состояний 2 EF 1g и 4 P1 g , соответственно, молекулами водорода.423Глава 5. Кинетика титаносодержащей лазерно-индуцированной плазмы, осаждениепленок и образование наночастиц в плазме: численное моделирование иэкспериментВведениеВзаимодействие лазерного излучения с веществом в различных агрегатныхсостояниях [21, 60, 69, 239 – 241, 252, 384] может приводить к образованию лазерноиндуцированной плазмы. Оно изучено недостаточно. Исследование физико-химическихпроцессов, происходящих в ЛИП, и определение её параметров являются актуальнымизадачами.

Испарение материала мишени лазерным излучением находит все большеепрактическое применение: создание новых материалов, обработка поверхности, нанесениепокрытий и т.д. [69, 239–-241, 252, 384]. Одним из таких применений являетсявыращивание пленок из оксидов титана TiO и TiO2. Оно основывается на испарениимишени под действием мощного лазерного излучения [69, 239], в вакууме либо ватмосфере кислорода (метод PLD) [69].

Характеристики

Список файлов диссертации