Автореферат (1149575), страница 3
Текст из файла (страница 3)
приведены нормированные отношенияпотоков излучения из состояний 3р1 и 3р9 к потоку в состояние 4d4'. На основе (5) и (6)методом наименьших квадратов были найдены относительные величины парциальныхкоэффициентов рекомбинации внутри каждой из указанных конфигураций.76Γ 3p / Γ5Γ 3p / Γ914d 4′4d 4′432100,00,51,01,510-310 /ne, смРис.5.2,02,515Результаты представлены в таблицах 1-4.+α3HeNe/ α3HeNessТабл.1. Отношения парциальных коэффициентовj+для 2p55s5конфигурации.Переход3s2→2p53s3→2p53s4→2p103s5→2p9Длинаволны (А)+α3HeNe/ α3HeNessj+5629363135662618211.5±3.50.15±0.053.5±0.71Табл.
2. Отношения парциальных коэффициентов++для 2p54dαHeNe/ α HeNe4d4d6jконфигурации.ПереходДлина волны (А)++HeNeαHeNe/ α4d4dj4s1'→2p34s1''→2p104s1'''→2p44s1''''→2p74d1'→2p94d1''→2p74d2→2p74d3→2p10591851165902565657485906591353302.75±0.661.30±0.092.13±0.081.38±0.112.66±0.154.55±0.217.52±1.023.54±0.144d4→2p84d4'→2p9582057644.21±0.115.62±0.224d5→2p104d6→2p10534153434.85±0.221616Таблицарекомбинации3.Отношения++HeNe / α HeNeαi=3pi=3pn9иДлина волны (А)Переходпарциальных++Ne2Ne2αi=3p/ αi=3pn9коэффициентовдиссоциативнойдля 2p54р конфигурации1.+Енергия (эВ)HeNe / α HeNeαi=3pi=3pn+++Ne2Ne2αi=3p/ αi=3pn993p1→1s2352020,3737.0±0.60.43±0.333p3→1s4345420,260.45±0.020.23±0.053p6→1s5344720,211.13±0.020.83±0.063p9→1s5347220,1911Таблица++Ne2Ne2αi=3d/ αi=3dnПереход64.Отношенияпарциальных++HeNe / α HeNeαi=3di=3dкоэффициентовn6идля 2p53d конфигурации.Длина волны (А)++HeNe / α HeNeαi=3di=3dn6++Ne2Ne2αi=3d/ αi=3dn63s1'→2p1070511.31±0.020.78±0.033s1''→2p1070591.33±0.010.89±0.063s1'''→2p879431.40±0.020.97±0.063s1''''→2p781360.97±0.020.93±0.053d1'→2p983004.31±0.062.86±0.143d1''→2p884182.90±0.082.20±0.223d2→2p1074725.66±0.064.56±0.113d3→2p1074884.22±0.044.10±0.063d4→2p884954.25±0.074.58±0.223d4'→2p983785.66±0.075.83±0.143d5→2p1075354.47±0.043.92±0.063d6→2p10754411Помимо распределения потоков рекомбинации по возбужденным уровням атома+Ne, в работе найдены и абсолютные величины парциальных коэффициентов α iHeNe .Решение задачи основано на сравнении (Рис.1) интенсивности линии 6328А в тех стадияхпослесвечения, когда заселение уровня 3s2 происходит либо за счет передачи возбужденияДля группы 2p54р уровней были проведены измерения лишь на длинах волн 3454Ǻ, 3447Ǻ,3472Ǻ, 3520Ǻ т.к.
большинство линий 2p54р→2p53s - переходов в наших условиях являютсяслишком слабыми для регистрации, и кроме того, многие линии перекрываются достаточносильными молекулярными полосами гелия.117()He 21S0 + Ne → Ne* + He (ранняя стадия) либо благодаря HeNe+ + e → He + Ne * , а такжеданных о парциальных сечениях передачи возбуждения [9] и вычисленной на основемодели распада плазмы концентрации ионов HeNe+ и измереннойne (t). Это позволило+α3HeNe=(0.95±0.50)·10-9 см3/с, а затем, сравниваяsоценить абсолютную величину2связанные с рекомбинацией гетероядерных ионов потоки заселения других уровней,найти величины парциальных коэффициентов и для них.
Абсолютная величина+(а также всех полученных абсолютных величин парциальныхкоэффициента α 3HeNes2коэффициентов) определена, по нашей оценке, с точностью до 1.5 раз, что связано снеопределенностью результатов вычисления абсолютной величины концентрации(He 2 1S0)по методу поглощения (едва ли лучше 20 %) и величины сечения передачивозбуждения, измеренного [9] с точностью масштаба 30%.Таблица 5. Абсолютные величины парциальных коэффициетов рекомбинации+αHeNe2p5 5sУровень3s23s33s43s5Длина волны (А)62936313566261820.950.0120.290.08α3HeNesj+·10-9 см3/с.ΣαHeNe2p5 5s+= 0.13·10-8 см3/с.Таблица 6. Абсолютные величины парциальных коэффициентов рекомбинацииУровеньДлинаволны (А)+αHeNe⋅10−94dУровеньj34s1'4s1''4s1'''4s1''''4d1'4d1''591851165902565657485906+ΣαHeNe2p5 4d.см /с.0.340.160.260.170.330.56= 0.51·10-8 см3/с.4d24d34d44d4'4d54d6Длинаволны(А)591353305820576453415343+αHeNe2p5 4d+αHeNe⋅10−94djсм3/с.0.920.430.520.690.590.12.18+αHeNe2p5 4pТаблица 7.
Абсолютные величины парциальных коэффициентов рекомбинацииУровень3p13p33p63p9Длина волны (А)35203454344734721.60.020.050.04α3HeNes+j·10-9 см3/с.+ΣαHeNe2p5 4p= 0.17·10-8 см3/с.+αHeNe2p5 3dТаблица 8. Абсолютные величины парциальных коэффициентов рекомбинацииУровеньДлинаволны (А)+α3HeNe⋅10−8dУровеньjДлинаволны (А)3s1'3s1''3s1'''3s1''''3d1'3d1''705170597943813683008418+см /с.0.170.180.180.130.560.383d23d33d43d4'3d53d6.+α3HeNe⋅10−8dj3ΣαHeNe2p5 3d.см3/с.0.750.560.560.750.590.13747274888495837875357544= 0.49·10-7 см3/с.Таким образом, суммарный коэффициент рекомбинации HeNe+ + e → He + Ne *по конфигурациям 2p55s, 2p54d, 2p53d и 2p54p составляет величину+αHeNe≈ 6·10-8 см3/с.С учетом оценки [6] коэффициента рекомбинации на уровни 2р53р – 0.5·10-8 см3/снаходим, что коэффициент диссоциативной рекомбинации ионов HeNe+ c электронами,ответственный за формирование спектра излучения плазмы в области 3400-8500 А,составляет 6.5·10-8 см3/с.
Учитывая, что из рассмотрения «выпали» две конфигурации –2р54s (линии излучения лежат в инфракрасной области спектра) и 2p53s (линии в областивакуумного ультрафиолета), мы полагаем, что имеет место неплохое согласие этойвеличины с коэффициентом рекомбинации+αHeNe= (1.0±0.2)·10-7 см3/с, найденным наоснове анализа скорости уменьшения плотности заряженных частиц распадающейсяплазмы [6].Вглаве4представленытакжерезультатыэкспериментапоизучениютемпературных зависимостей коэффициентов рекомбинации. Практика исследованиямеханизма диссоциативной рекомбинации молекулярных ионов показывает, что19связанные с ним потоки заселения различных возбужденных уровней могут существеннопо-разному зависеть от температуры электронов [5].
К тому же, наблюдение реакцииинтенсивностей спектральных линий на импульсный «подогрев» электронов являетсяэффективным инструментом разделения вкладов различных конкурирующих процессов. Вданнойработеимпульсногоиспользовананагреваотработаннаяэлектроновв прежнихпродольнымэкспериментахэлектрическимполемметодикаразличнойнапряженности Е, формируемым в стадии распада плазмы и задающим температуру Те(Е).В качестве тестовых, в плазме с подогревом электронов были проведены измеренияинтенсивности молекулярной полосы гелия около 4550 А(h4sσ Σ3 +u)→ b 2 pπ 3Π g ,связанной с процессом рекомбинации молекулярных ионов гелия, температурнаязависимость константы скорости которого известна:α M ∝ Te−1.5 .
Результаты измеренийтемпературных зависимостей интенсивностей линий 6293 А (3s2→2p5), 6313 А (3s3→2p5),5662 А (3s4→2p10), 6182 А (3s5→2p9), 5764А (4d4'→2p9) и молекулярной полосы 4550Апредставлены на рис. 6.0,10,1J5764J63131J61821-1.2Te0,10,1Ji (kTe)/Ji (0.029эВ)-1.3Te0,010,01-1.2Te11J5662J62930,10,1-1.4Te0,01-1.3J4550Te0,10,010,1kTe, эВРис.6.
Температурные зависимости.20Видно, что при kTe = (0.03 ÷ 0.2) эВ имеет место типичная для рекомбинационного-1.2заселения падающая зависимость потоков квантов с уровней 2p55s, 2p54d, близкая к Te,что согласуется с данными [6] о зависимости коэффициента рекомбинации (1). При болеевысоких температурах обнаруживается растущая зависимость потоков заселениярассматриваемых уровней, не связанная с передачей возбуждения от метастабильныхатомов гелия [He(21S0)], плотность которых, как следует из Рис.7, возрастает в пределахнагревающего электроны импульса.2008006294A100066182A12101110101010[He(2 S0)], см10-35764A60016313A40010541[He(2 S0)]3910810E/[He], Tg10210108641.0Jλ, число фотонов,попадающих в монохроматор за 1 с00.502004006008001000t, мксРис.
7. Зависимости от времени интенсивностей линий атома неона и плотности [He(21S0)] сразрешением 8 мкс в условиях подогрева электронов.Данный рост может быть связан с включением малоизученного порогового механизмадиссоциативной рекомбинации с участием ионов Ne2+, который может реализоватьсячерез захват ионом Ne2+(v=0) электронов с достаточной для преодоления порога энергиейс образованием атомов в возбужденных 3si и 4d4' состояниях, расположенных на 0.3-0.4эВ выше основного колебательного уровня иона v=0.В Заключении формулируются основные результаты диссертации.Впервые в практике эксперимента проведено комплексное исследование механизмовзаселения возбужденных состояний атома неона в условиях существования гетероядерныхмолекулярных ионов и их заметной, а для ряда состояний определяющей, роли в21формировании оптических характеристик распадающейся He-Ne плазмы.
На основанииэтого исследования:1. Проведена классификация возбужденных уровней атома неона, излучающих вдиапазоне длин волн 3400-8500 А, по степени участия трех основных механизмов –передачи возбуждения и рекомбинации гомо – и гетероядерных ионов с электронами вкинетике их населенностей.2. Найдено распределение потока диссоциативной рекомбинации ионов HeNe+ сэлектронами по возбужденным уровням 2р53d, 2p54p, 2p54d и 2p55s-конфигураций иионов Ne2+ по уровням 2р53d и 2p54p – конфигураций.
При этом показано, что и вусловиях данной работы - при малой относительной плотности неона [Ne]/[He] ≈ 10-5 –выполняется установленное в экспериментах с распадающейся плазмой чистых инертныхгазах правило, согласно которому в процессе заселяются лишь те уровни, которые в шкалеэнергии расположены ниже основного колебательного уровня иона.3. Определены абсолютные величины парциальных коэффициентов диссоциативнойрекомбинации ионов HeNe+ , отвечающих образованию возбужденных состояний атоманеона указанных выше конфигураций.4. Измерены температурные зависимости парциальных коэффициентов рекомбинацииионов HeNe+ в состояния 2p55s, 2p54d. Для диапазона температур электронов kTe = (0.03 ÷0.2) эВ имеет место типичная для рекомбинационного процесса падающая зависимость-1.2потоков квантов с уровней 2p55s, 2p54d от температуры электронов, близкая к Te .
Приболее высоких температурах обнаруживается растущая зависимость потоков заселениярассматриваемых уровней, которая может быть связана с проговым процессомдиссоциативной рекомбинации Ne2+ + e → Ne + Ne * .5. На основании наблюдения эволюции рекомбинационных потоков вместе с заселениемвозбужденных уровней атома неона вследствие передачи возбуждения сформулированыусловия доминирования того или другого механизма.Список публикаций по теме диссертации1. Ivanov V.A., Petrovskaya A.S., Skoblo Yu.E. Population of the Ne 2p55s-States in He-NeMixture Plasma// Book of Abstracts.
P. 85. ICSLS-21 International Conference on Spectral LineShapes, Saint-Peterburg, Russia, June 3-9, 20122. Ivanov V.A., Petrovskaya A.S., Skoblo Yu.E. Temperature Dependence of the Rate of theRecombination // Book of Abstracts. P. 86. ICSLS-21 International Conference on Spectral LineShapes, Saint-Peterburg, Russia, June 3-9, 20123. Иванов В.А., Петровская А.С., Скобло Ю.Э. Заселение 2p55s уровней атома неона вплазме смеси He–Ne.I.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
