Диссертация (1149576), страница 14

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

Текст из файла (страница 14)

В качестве примера, приведемотношениялинииJ7488Ǻ (3d3→2p10),имеющийнаибольшуювеличинуинтенсивности среди линий 2p53d –конфигурации, к J5764А.2,01,81,6J7488A/5764A1,41,21,00,80,60,40,20510151110 /n e, см20253Рис. 3.5.5. Отношение интенсивностей линий J7488 Ǻ/J5764 A от обратнойконцетрации электронов.Из Рис 3.5.5 видно, что отношения интенсивностей J7488 Ǻ/J5764 A от обратнойконцетрации электронов является линейной функцией. Аналогичные линейные102103зависимости наблюдаются и для осталных линий из состояний 2p53d –конфигурации, отнесенных к J5764А.Вопрос о колличественном вкладе каждого из процессов (3.5.1) и (3.5.2) всостояния 2p54p и 2p53d будет рассмотрен в Главе IV.Следует заметить, что полученные нами результаты о механизмах заселениясостояний2p54pи2p53dнаосновеквазистационарногобалансаионов,подтвержаются численным расчетом.Таким образом, на основании проведенных исследований процессовзаселения состояний атома неона 2p54p и 2p53d можно заключить:1)Состояния2p53dконфигурации,лежащиенижеосновныхколебательных состояний ионов HeNe+ и Ne2+ , заселяются впослесвечении двумя процессами диссоциативной рекомбинации(3.5.1)и(3.5.2):HeNe + + e → He + Ne(2 p 5 3d )иNe2+ + e → Ne + Ne(2 p5 3d ) .2)Что касается состояний 2p54p конфигурации, из рис.

3.5.3. видно,чтоотношениеинтенсивностейJ3520 Ǻ/J5764Aявляетсяпостоянной величиной. Это подтвержает тот факт, что потокзаселения уровня 3p1, так же как и в 4d 4′ , обусловлен толькопроцессом (3.5.1) HeNe + + e → He + Ne(2 p 5 4 p) . Для линий с уровней3p3, 3p6 и 3p9 наблюдается линейная зависимость отношенияинтенсивностейотобратнойконцетрацииэлектронов,чтосвидетельствует об участии обоих рекомбинационных процессов(3.5.1)и(3.5.2):HeNe + + e → He + Ne(2 p 5 4 p)иNe2+ + e → Ne + Ne(2 p5 4 p) .103104Выводы в главе III1) Рассмотрена модель распадающейся гелий-неоновой плазмы, позволяющаядостаточно хорошо описать зависимости от времени интенсивностейспектральных линий атома неона, молекулярных полос гелия, концетрацийзаряженных и метастабильных частиц.2) Выбранное в эксперимете соотношение концетраций гелия и неона[He] ≈ 10 5[Ne]является близким к оптимальному для исследования спектроскопическихпроявлений иона HeNe+ [15] в He-Ne плазме, позволяет максимальноупростить++цепочку+ионныхпревращенийвпослесвечении++He →He2 →Ne →HeNe →Ne2 и провести качественный анализ процессовзаселениявозбужденныхсостоянийатоманеонанаосновеэкспериментальных данных об интенсивностях спектральных линий атоманеона.3) На основе численной модели и качественного анализа установлено:3.1) В фазе послесвечения при временах t>300мкс все уровни атома неона2p55s и 2p54d конфигураций заселяются диссоциативной рекомбинациейгетероядерных ионов.

В фазе разряда и начальной фазе послесвечениярассматриваемые состояния в разной степени связаны с процессомпередачи возбуждения, причем его наибольший вклад наблюдается длясостояния (3s2) (верхнего состояния 2p55s конфигурации).3.2) Уровни 2p53d конфигурации, лежащие ниже основных колебательныхсостояний ионов HeNe+ и Ne2+ , заселяются благодаря 2-м процессам:HeNe + + e → He + Ne(2 p 5 3d ) и Ne2+ + e → Ne + Ne(2 p5 3d ) .3.3) Уровень 3p1- единственный из конфигурации 2p54p, расположенныйвыше основного колебательного состояния иона Ne2+ (20.3 эВ), заселяетсяодним процессом HeNe + + e → He + Ne(2 p 5 4 p) , в то время как остальныеуровниимеютдваканалазаселенияHeNe + + e → He + Ne(2 p 5 4 p)иNe2+ + e → Ne + Ne(2 p5 4 p) .104105Глава IV.

Исследование процессов диссоциативной рекомбинации ионовHeNe+, Ne2+ с электронами в состояния атома неона конфигураций 2p55s,2p54d, 2p54p, 2p53dНа основе качественного анализа экспериментальных данных и их сравнения смодельными расчетами в Главе III было показано, что в послесвечениивозбужденные атомы неона конфигураций 2p55s, 2p54d образуются вследствиепроцесса диссоциативной рекомбинации()HeNe + + e → He + Ne * 2 p 5 5s, 2 p 5 4d ,(4.1а)а состояния атомов неона конфигураций 2p53p, 2p54p, 2p53d заселяются впослесвечении посредством двух процессов:(HeNe + + e → He + Ne * 2 p 5 3 p, 2 p 5 4 p, 2 p 5 3d)Ne2+ + e → Ne + Ne * ( 2 p5 3 p, 2 p 5 4 p, 2 p5 3d )(4.1б).(4.2)Целью данной главы является детальное спектроскопическо исследованиепроцессов диссоциативной рекомбинации (4.1) и (4.2), нахождение распределенияпотоков рекомбинации ионов HeNe+ и Ne2+ по уровням исследуемых конфигурацийи абсолютных величин парциальных коэффициентов рекомбинации ионов HeNe+, атакжеисследованиетемпературных+5зависимостейпарциальныхпотоков5рекомбинации HeNe на уровни 2p 5s, 2p 4d.

В первой части главы будет описанметод нахождения относительных парциальных коэффициентов и приведены ихзначения для состояний атома неона 2p55s, 2p54d, 2p54p, 2p53d – конфигураций.Предлагаемый метод был успешно использован для нахождения величинпарциальных коэффициентов рекомбинации в состояния атома неона 2p53p [16]. Впервой части также будет рассмотрен метод, позволяющий оценить абсолютныезначения парциальных коэффициентов рекомбинации ионов HeNe+. Вторая частьглавыпосвященаисследованиютемпературныхзависимостейпарциальныхпотоков рекомбинации в состояния атомов неона конфигурации 2p55s, 2p54d.1051064.1. Метод определения относительных парциальных коэффициентоврекомбинацииМетод определения парциальных коэффициентов рекомбинации основан наизмерениивконцентрациифазепослесвеченияэлектронов,аинтенсивностейтакжеанализеспектральныхданныхвлинийиприближенииквазистационарного баланса плотностей молекулярных ионов, справедливого вусловиях настоящего эксперимента.

Чтобы сформулировать основные положенияметода напомним, что по характеру рекомбинационного заселения возбужденныесостояния атома неона можно разделить на две группы. К первой группе относятсясостояния2p55s,2p54d,заселяющиесявпослесвеченииврезультатедиссоциативной рекомбинации только гетерояденых ионов (4.1а). Ко второй группе– состояния 2p53p, 2p54p, 2p53d, связанные с двумя процессами рекомбинации(4.1б) и (4.2).Скорость Γ i образования атомов в возбужденном состоянии i в единице( )объема (поток заселения состояния i) и число фотонов J λif(интенсивностьлинии), которое регистрируется измерительной системой за единицу времени,связаны равенством:J ( λif ) = Γi ⋅ G ⋅ S ( λif ) ⋅ K br ( λif ) ,(4.1.1)где λif – длина волны спектральной линии, соответствующей переходу из состоянияi в состояние f; G – множитель, определяющийся параметрами оптической системы,который связывает число актов излучения фотона в единице объема и числофотонов попадающих во входную щель монохроматора за единицу времени; S(λ if)– вероятность регистрации фотона, попавшего во входную щель монохроматора,которая зависит от длины волны λif; K br (λ if ) – коэффициент ветвления дляспектральной линии λif.КоэффициентветвленияK br (λ if )выражаетсячерезвероятностиспонтанных переходов A if ' с уровня состояния i на лежащие ниже уровни f ' :106107K br (λ if ) =A if.∑ A if '(4.1.2)f'Для первой группы состояний атома неона 2p55s и 2p54d-конфигураций,заселяющихся в послесвечении посредством процесса (4.1а), рекомбинационныйпоток Γ j на уровень j можно представить выражением:+Γ j = αHeNe⋅  HeNe+  ⋅ n e ,j(4.1.3)+αHeNe– величина парциального коэффициента рекомбинации, [HeNe+] и nejконцентрации молекулярных ионов HeNe+ и электронов, соответственно.Аналогично, для второй группы состояний атома неона 2p53p, 2p54p, 2p53dконфигураций, заселяющихся в послесвечении в результате двух процессов (4.1б)и (4.2):++Γi = αiHeNe ⋅  HeNe+  ⋅ n e +αiNe2 ⋅  Ne2+  ⋅ n eгде(4.1.4)+αiNe2 – величины парциальных коэффициентов рекомбинации в состоянияiконфигураций 2p53p, 2p54p, 2p53d (2pn, 3pn, 3d n в обозначениях Пашена).Используявыражения(4.1.1),(4.1.3)и(4.1.4),дляотношениярассматриваемых потоков можно записать:Γi( ) ( λjf ) =  AJ ( λif ) K br λ jf ⋅ S⋅= ij +Γj J λK⋅Sλλbr ( if ) ( if ) jf( ) Ne+  2 Bij  HeNe+  (4.1.5)+αiHeNeαiNe2где коэффициенты A =- отношения величин парциальных+ , Bij =HeNe+ijααHeNejj+коэффициентов рекомбинации в состояния атома неона i 2p53p, 2p54p, 2p53dконфигураций и состояния j конфигураций 2p54d или 2p55s.Коэффициенты Aijи Bijотношение концентраций ионовнаходятся методом наименьших квадратов, Ne+  /  HeNe+ 2 может быть найдено израссмотренной в Главе III модели, но в условиях нашего эксперимента задача107108нахождения отношения  Ne+2  /  HeNe+  может быть решена более наглядным способомвприближенииквазистационарногобаланса.Уравнениедляконцентрации гомоядерных ионов неона выглядит следующим образом (см.+уравнение для концетрации ионов Ne 2 в Главе III):d  Ne+2 dtгде αNe+2 Ne 2+ Ne+2++= k 24 ⋅  HeNe  ⋅  Ne  - α ⋅  Ne2  ⋅ n e -  Ne+  ,τa 2(4.1.6)= (1.7±0.1)·10-7см3/с - суммарный по всем выходным каналам коэффициент+диссоциативной рекомбинации Ne 2 [48] (здесь для удобства понимания введено+переобозначение константы скорости k25 = α Ne2 , см.

Главу III). Диффузионный уходв уравнении (4.1.6) вносит небольшую поправку (см. Приложение 1) и здесь мы импренебрегаем.Прихарактерных(+τ ( Ne2+ ) = 1/ α Ne2 ⋅ neвременахпослесвечения) ≤ 6·10 c (при n ≥ 10-4e10t >>τ ( Ne2+ ) ,гдесм-3)- характерное время жизни ионаNe2+ по отношению к процессу диссоциативной рекомбинации, имеет место+квазистационарный баланс плотности ионов Ne 2 , так что следующее решениеуравнения (4.1.6) Ne+2  ( t )k 7 ⋅  Ne =Ne+2 HeNe+  ( t )α⋅ ne ( t )(4.1.7)в котором мы пренебрегли диффузионным уходом (см. Приложение 1), малоотличается от точного.С учетом (4.1.7) отношение парциальных потоков рекомбинации (4.1.5) имеетвид:Γi( ) ( λjf ) =  AJ ( λif ) K br λ jf ⋅ S=Γj J λjf( )⋅K br ( λif ) ⋅ S ( λif )ij+ Bijk 7 ⋅  Ne +α Ne2 ⋅ n e ( t )(4.1.8)Равенства (4.1.5) и (4.1.8) являются основными общими выражениямиданного метода, которые используются при нахождении относительных величинпарциальных коэффициентов рекомбинации по измеренным интенсивностям108109спектральных линий и плотности электронов, а также вычисленным по уравнениямбалансачислачастицотношениямконцентрациймолекулярныхионов Ne +2   HeNe+  .

Характеристики

Список файлов диссертации