Диссертация (1149576), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

Зависимости от времени в фазе послесвечения концентрацииметастабильных атомов He(21S0), и интенсивности спектральной линий атоманеона 6328 А ( 3s2 → 2 p5 ). Разрешение 8 мкс.76770Интенсивность (отн. единицы)1010-110-210-310-410-510-6J6182AJ4550AJ5852A010002000300040005000600070008000t, мксРис.3.2.2. Зависимости от времени в послесвечении интенсивностей спектральныхлиний атома неона 5764A ( 4d 4′ → 2 p9 ); 6293А ( 3s2 → 2 p5 ); 5852A ( 2 p1 → 1s2 ); 6182А( 3s5 → 2 p5 )имолекулярнойразрешением 64 мкс.полосыгелия4550А(h4sσ Σ3 +u)→ b 2 pπ 3Π g .

сne (t=0)=5·1010 см-3. Ход концентраций He(23S1) He2(2s3Σu+), ne(см. Рис.3.1.1.1б).На Рис. 3.2.1-3.2.2 символами представлены экспериментальные результаты,сплошными кривыми – модельный расчет. В модели интенсивности атома неонапредставлены в виде суммы потоков заселения возбужденных состояний атомовнеона. Представленные ниже выражения для потоков соответствуют высказаннымранее качественным соображениям о механизмах заселения различных состоянийатома неона, а также численным расчетам ионного состава послесвечения.

Дляинтенсивностей линий с 2p55s - уровней (например, 6293А ( 3s2 → 2 p5 ) и 6182А( 3s5 → 2 p5 )) поток заселения записан в виде суммы потоков передачи возбуждения(3.2.10)10He ( 2 1S0 ) + Ne →He (11S0 ) + Ne*k7778и диссоциативной рекомбинации (3.2.23)k23HeNe + + e →Ne * + He .Таким образом, суммарный поток заселения в состояния атома неона 2p55sконфигурации можно представить:()5s 5s +Γ 2 p5 5s = k10He ( 2 1S0 )  ⋅  Ne  + k23 HeNe  ⋅ ne ,5s5sгде k10и k23- константы передачи возбуждения и рекомбинации в состояния 2p55sконфигурации, соответственноПоскольку предполагается, что состояния атома неона 2p54d конфигурациизаселяются в послесвечении, помимо передачи возбуждения (3.2.10), за счетодного рекомбинационного процесса (3.2.23)k24HeNe + + e →Ne * + He ,5а состояния атома неона 2p 3p конфигурации за счет процессов (3.2.10) и (3.2.23) и(3.2.25), то суммарные потоки заселения для 2p54d и 2p53p конфигураций,соотвестственно, имеют вид()()4d 4d +Γ 2 p5 4d = k10He ( 2 1S0 ) ⋅  Ne  + k23 HeNe  ⋅ ne ,3p 3p 3p 3p ++Γ 2 p5 3 p = k10He ( 21S0 )  ⋅  Ne + k11He ( 2 3S1 ) ⋅  Ne + k23 HeNe  ⋅ ne + k25  Ne2  ⋅ ne ,3p3p4dгде k10и k10, k11- константы передачи возбуждения в состояния 2p54d и 2p53p3p3p4dконфигураций, соответственно; k23, k23и k25-констаны скорости рекомбинации(3.2.23) и (3.2.25) в состояния 2p54d и 2p53p конфигураций.Вклад от процессов передачи возбуждения (3.2.10) и (3.2.11) по сравнению срекомбинационным заселением (3.2.24) и (3.2.25) уровней 2p53p конфигурациифактически равен нулю, и его можно не учитывать.В качестве иллюстраци здесь также приводятся результаты моделированиераспада молекул гелия в послесвечении.

Известно [44], что молекулярный спектрпослесвеченияразрядавгелииобусловленпроцессомтрехчастичнойрекомбинации (3.2.2)k2 → He * + He .He2+ + e + He 27879Соответственно,егопотокпропорционаленчислуактоврекомбинации:Γ ( He2 *) = k2  He2+  ⋅  He  ⋅ ne .ИзРис.3.2.2.виднохорошеесогласиеэкспериментальныхрезультатовсрезультатами численного моделирования.Как уже отмечалось ранее, условие малости относительной плотности неона[He] ≈ 10 5[Ne]оказывается принципиально важным для надежной идентификации иразделения конкурирующих процессов, заселяющих возбужденные состоянияатома неона, прежде всего потому, что разрушение молекулярных ионов HeNe + впроцессе (3.2.24) HeNe + + Ne → Ne2+ + He происходит достаточно эффективно,наблюдение ионов HeNe+ возможно только при малом содержании неона [15].

Наоснованиипостроенноймодели,покажем,чтоуказанноесоотношениеконцентраций гелия и неона является близким к оптимальному для исследованиярекомбинации ионов HeNe + с электронами.10010-110-210-310-510-410-310-210-1100p(Ne)Рис. 3.2.3.7980На рис 3.2.3. приведена зависимость максимальной плотности ионов HeNe+ впослесвечении (в долях концетрации электронов ne) в зависимости от давлениянеона (в Торр) при давлении гелия 38 Торр и плотности электронов в началепослесвечения ne=5·1010см-3. Видно, что при давлении неона в экспериментепримерно 0.0004 Торр плотность ионов HeNe+ близка к максимальной величине.Дальнейшееизложениерезультатовчисленногомоделированияиэксперимента будет построено для последовательного рассмотрении каждой изконфигураций атома неона 2p55s, 2p54d, 2p53d, 2p54p.3.3.

Исследование процессов заселения возбужденных состояний атомовнеона 2p55s-конфигурацииВданномпараграфеперейдемкболееподробномурассмотрениюмеханизмов заселения группы уровней 3sn: 3s2, 3s3, 3s4, 3s5 (в обозначенияхПашена) атома неона 2p55s-конфигурации [90]. Из всего массива спектральныхлиний были выбраны наиболее интенсивные: λ=6293 А (3s2→2p5), λ=6313 А(3s3→2p5), λ=5662 А (3s4→2p10), λ=6182 А (3s5→2p9). На первом этапе качественногоанализапроцессовзаселенияуровней2p55s-конфигурациирассмотримзависимости от времени интенсивностей выбранных спектральных линий сразрешением 64 мкс (Рис.

3.3.1а). Для того, чтобы отчетливо продемонстрироватьособенности поведения интенсивностей в разряде и послесвечении, на Рис. 3.3.1а.приведены с разрешением 64 мкс первые 3000 мкс послесвечения, момент времениt=0 соотвествует началу разряда, длительность разряда t=128мкс (на рисункеобозначена пунктироной линией).8081105104103102101J6293AJ6313AJ5662AJ6182AJ, число квантовJ5764At=128 м кс050010001500200025003000t, м ксРис.3.3.1а. зависимости от времени интенсивностей спектральных линииатома неона на переходах 2p55s-2p53p: λ=6293 А (3s2→2p5), λ=6313 А(3s3→2p5), λ=5662 А (3s4→2p10), λ=6182 А (3s5→2p9).НаРис.3.3.1а.кромеинтенсивностейспектральных линийиз 2p55s-конфигурации приводится интенсивность одной из наиболее ярких спектральныхлинийиз2p54d-конфигурациипослесвеченияприt>300мкс,(4d'4→2p9)λ=5764 А.зависимостиотВидно,временичтовфазеинтенсивностейспектральных линий 6293 А, 6313 А, 5662 А, 6182 А, 5764 А идентичны, чтосвидетельствует о тождественности процессов их заселения.

Это подтверждают иданные Рис. 3.3.1.б.8182J5662A/J5764AJ6182A/J5764AJ6293A/J5764AJ6313A/J5764A55J(2p 5s)/J(2p 4d)10,10,01050010001500200025003000t, мксРис. 3.3.1.б Зависимости от времени отношений интенсивностей спектральнхлиний:J6293 А/J5764 А, J6313 А/J5764 А, J5662 А/J5764 А, J6182 А/J5764 А.Как следует из данных параграфа 3.1, при временах t>300мкс плотность()метастабильных атомов  He 2 1S0 уже мала и поэтому процесс передачивозбуждения не участвует в образовании состояний 2p54d и 2p55s конфигураций.Тогда, соотвествующие интенсивности примут вид:()() (()5s +J 2 p5 5s ∼ k23 HeNe  ⋅ ne ,)4d +555s4dJ 2 p5 4d ∼ k23 HeNe  ⋅ ne , их отношение J 2 p 5s / J 2 p 4d ∼ k23 / k23 не зависит5s4dи k23- константы рекомбинации в состояния 2p55s и 2p54dот времени.

Здесь k23конфигурации, соответственно.Из Рис.3.3.1а-б следует, что фазе разряда t=(0-128) мкс рассматриваемыезависимости существенно различаются: из линий 2p55s конфигураци в разряденаиболее яркой является линия 6293 А (3s2→2p5). Как будет показано ниже, данноеотличие связано с различной величиной вклада процесса передачи возбуждения взаселении состояний 2p55s в разряде и ранней фазе послесвечения t<300мкс.

Для8283более подробного рассмотрения особенностей поведения интенсивностей вразряде рассмотрим зависимости от времени этих же спектральных линий сразрешением 8 мкс.401002003001110J5662AJ6182A1He(2 S0)103101010210101104001J, число квантовJ6293AJ6313AJ5764A400[He(2 S0)], см-310980100200300t, мксРис.3.3.2а.

Зависимости от времени интенсивностей спектральных линий λ=6293 А(3s2→2p5), λ=6313 А (3s3→2p5), λ=5662 А (3s4→2p10), λ=6182 А (3s5→2p9) и()концетрации  He 2 1S0  с разрешением 8 мкс.Как следует из Рис.3.3.2а., в фазе разряда и в послесвечении при t<300мкснаблюдается корреляция зависимостей от времени интенсивностей спектральных()линий и концетрации метастабильных атомов  He 2 1S0  , для интенсивности(3s2→2p5)λ=6293 Асвидетельствуетоданнаябольшейкорреляциядолипотокапроявляетсязаселениянаиболеевследствиеявно,чтопередачивозбуждения в состояния 3s2, чем в 3s3, 3s4, 3s5 в разряде и раннем послесвечении.8384Это видно и из данных Рис. 3.3.3., на котором показан отклик интенсивностей линийна«подогрев»электроновимпульсамипродольногоэлектрическгополя,приложенными в разные моменты послесвечения.107J, число квантовJ6293AJ6313A106105104103050J5662AJ6182AJ5764A100 150 200 250 300 350 400 450 500 550t, мксРис.3.3.3 Зависимости от времени интенсивностей линий атома неона сразрешением 4 мкс.Из рис.3.3.3.

видно, что в ранней стадии послесвечения реакция интенсивностей на«подогрев» электронного газа более слабая вследствие участия в заселении 2p55sуровней (Рис.3.3.2а.) процесса передачи возбуждения, скорость которого не зависитот температуры электронов Те. При этом минимальное возмущение имеет место налинии 6293 А. В более поздней стадии примерно одинаковая и характерная длярекомбинационных процессов реакция на «подогрев» электронов наблюдается навсех линиях. (Результаты экспериментов с подогревом электронов подробнорассматриваются в Главе IV.)8485На основе качественного анализа зависимостей от времени интенсивностейлиний с 2p55s - уровней, а также построеной модели распада плазмы, можносделать следующие выводы:1)В фазе послесвечения при временах t>300мкс все уровни атоманеона2p55sконфигурациизаселяютсядиссоциативнойрекомбинацией HeNe + + e → Ne * + He .2)В фазе разряда и начальной фазе послесвечения рассматриваемыесостояния, заселяются преимущественно передачей возбужденияHe ( 2 1S0 ) + Ne → He (11S0 ) + Ne* .

Причем больший вклад передачивозбуждения наблюдается для состояния (3s2) (верхнего состояния2p55s конфигурации).85863.4. Исследование процессов заселения возбужденных состояний атомовнеона 2p54d –конфигурацииВ данном параграфе рассмотрим механизмы заселения группы уровнейатома неона 2p54d –конфигурации: 4s1', 4s1'', 4s1''', 4s1'''', 4d1'', 4d1', 4d2, 4d3, 4d4, 4d4',4d5, 4d6 (в обозначениях Пашена). Из всего массива спектральных линий напереходах 2p54d-2p53p были выбраны наиболее интенсивные: λ=5918 А (4s1'→2p3),λ=5116 А(4s1''→2p10),λ=5902 А(4s1'''→2p4),λ=5656 А(4s1''''→2p7),λ=5906 А(4d1''→2p7), λ=5748 А (4d1'→2p9), λ=5913 А (4d2→2p7), λ=5330 А (4d3→2p10), λ=5820 А(4d4→2p8), λ=5764 А (4d4'→2p9), λ=5341 А (4d5→2p10), λ=5343 А (4d6→2p10).Рассмотрение процессов заселения уровней 2p54d -конфигурации начнем скачественного анализа зависимости от времени интенсивностей выбранныхспектральных линий с разрешением 64 мкс, аналогично тому, как это былопроделанодлясостояний2p55s-конфигурации(см.параграф3.3.).Соответствующие зависимости приведены на Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации