Диссертация (1149576), страница 9
Текст из файла (страница 9)
3.1.4.1. Зависимости от времени интенсивностей спектральных линий впослесвечении (разрешение 64 мкс).6263200400J6328AJ6293AJ, число квантов104103102101600J, число квантов51041031021[He(2 S0)]20040010141013101210111010109108J3520AJ7535AJ5852A01000J5764AJ5876A10800-3015[He(2 S0)], см106008001000t, мксРис. 3.1.4.2. Зависимости от времени интенсивностей спектральных линий впослесвечении (разрешение 8 мкс).Из приведенных рисунков видно, что зависимости от времени интенсивностейлиний атома неона можно разбить на три группы.К первой группе можно отнести линии с уровней, в заселение которых вноситсущественный вклад процесс передачи возбуждения (3.1.3.1)He(2 1S0 ) + Ne → He(11S0 ) + Ne(2 p 5 5s, 2 p 5 4d ) .6364Как уже упоминалось, данный процесс приводит к наиболее заметномузаселению состояний атома неона 2p55s, 2p54d – конфигураций [25]. Обращаясь кРис.3.1.4.2, нетрудно заметить корреляцию зависимостей от времени плотностиметастабильных атомов He(21 S0 ) и интенсивностей линий 6328А 3s2 → 2 p4 ; 5662A3s4 → 2 p10 ; 5764A 4d 4′ → 2 p9 ;6293А 3s2 → 2 p5 в фазе разряда и начальной фазепослесвечения.Такимобразом,можнопредположить,чтовусловияхнастоящегоэксперимента заселение групп уровней атома неона 2p55s, 2p54d в разряде иранней стадии послесвечение происходит вследствие (3.1.3.1).
О роли процессапередачи возбуждения внутри группы уровней 2p55s-конфигурации в условияхнастоящего эксперимента более подробно будет рассказано в параграфе 3.3.Крометого,обратимвниманиенаодинаковуюскоростьспадаинтенсивностей линий из состояний 2p55s и линии 5764А (2p54d) в фазепослесвечения при временах t>300 мкс. Принимая во внимание обоснованноепередположение [15] о заселении состояний атома неона 2p54d в послесвечениивследствие диссоциативной рекомбинации (3.1.3.2)HeNe + + e → He + Ne(2 p 5 5s, 2 p 5 4d ) ,можно предположить, этот процесс также приводит и к образованию 2p55sсостояний атома неона.Ко второй группе уровней атома неона отнесем состояния атома неона,заселяющиеся, главным образом, диссоциативной рекомбинацией (3.1.3.2). К этойгруппе относятся состояния, расположенные выше «дна» потенциальной «ямы»иона Ne2+ , но ниже или в резонансе с «дном» потенциальной «ямы» иона HeNe + .Например, состояния конфигурации 2p54d и часть состояний 2p54p (например,состояние 3 p1 ).
Следует отметить, что состояния конфигурации 2p54d частичнозаселяются передачей возбуждения (3.1.3.1), поэтому данную конфигурациюследует отнести скорее к промежуточному случаю.Третья группа состояний включает в себя состояния атома неона,связанные с диссоциативной рекомбинации электронов с гомоядерными ионамиNe2+ (3.1.3.3). Действительно, интенсивности линий 5852A (2p53p→2p53s) 7535ANeI(2p53d→2p53p); 3472Aрасположеннниже«дна»NeI(2p54p→2p53s) (сооответствующие состоянияпотенциальной«ямы»ионаNe2+ ),спадаютв6465послесвечении медленнее, чем линий 2p55s и 2p54d –уровней (например, линииатоманеона6328А,5662Aи5764A).Болеемедленныйраспадможетсвидетельствовать о дополнительном механизме заселения состояний 2p53p,2p53d, 2p54p (в случае 2p54p имеются ввиду состояния атома неона расположенныенижеднапотенциальнойпредположения,ямыявляетсяионаNe2+ ).достаточноПодтверждениемвысокаявеличинавысказанногоконцентрациимолекулярных ионов Ne2+ в послесвечении, расчитанная численно (Рис. 3.1.3.2), атаже экспериментальная работа [16], в которой было обнаружено заселениесостояний 2p53p вследствие двух процессов диссоциативной рекомбинациимолекулярного иона с электронами (3.1.3.2) и (3.1.3.3)HeNe + + e → He + Ne(2 p 5 5s, 2 p 5 4d , 2 p 5 3 p)Ne2+ + e → Ne + Ne(2 p5 3 p, 2 p5 3d , 2 p5 4 p) .Четвертая группа состояний.
Эту группу могли бы составить состояния,уровни которых лежат выше основного колебательного уровня иона HeNe+ (см.Рис.3.1.3.1), например, принадлежащие конфигурации 2p55d. Из этой группы намудалось надежно зарегистрировать единственную линию атома неона, а именно,5037А, излучаемую уровнем с энергией 21.015 эВ, расположенным на 0.145 эВ,если полагаться на данные [47], выше уровня v=0 иона HeNe + . В соответствии сизложенными выше соображениями общего порядка, можно было ожидать, что этиуровни свободны от рекомбинации молекулярных ионов, и в их заселениипроявитсяпроцесс(3.1.3.4)Ne+ + e + e → Ne* + Ne ,связанныйскоторымрекомбинационный поток имеет совсем другие временные характеристики. Однакокак видно из Рис.3.1.4.1, поведение интенсивностей линий 5037А (верхний уровень5d4') и 5764А в послесвечении оказалось идентичным, что установлено достаточнонадежно.
Таким образом, можно предположить, что уровень 5d4' и уровни 2p54dконфигурации имеют один и тот же канал заселения HeNe + + e → He + Ne . Этотребует к обращения к альтернативным литературным данным о потенциалахвзаимодействия Ne+ + He и соответствующих энергиях основного колебательногоуровня иона HeNe+. По различным данным эта величина лежит в пределах (20.8721.01 эВ) [47, 81, 82, 83, 84]. Учитывая отсутствие в спектре излученияраспадающейся плазмы линий с более высоких уровней, тождественностьмеханизма заселения уровней 5d и 4d, 5s дает основание предположить, что, вопервых, как и в случае Ne2+ (см.
Главу III), колебательно-возбужденные ионы HeNe+6566не участвуют в формировании спектра послесвечения, и во-вторых, указатьнаиболее предпочтительное значение основного колебательного состояния ионаHeNe+ : 21.01 эВ [84].Проведеннаяклассификациясостоянийатоманеонапотипупреобладающего процесса заселения (3.1.3.1), (3.1.3.2) или (3.1.3.3) на основаниикачественного рассмотрения экспериментальных данных (Рис.3.1.4.1, Рис.3.1.4.2),подтверждается численным расчетом ионного состава плазмы (Рис.3.1.3.2).Дополнительным подтверждением механизма заселения 2p55s, 2p54d,2p53p,2p53d2p54p-ипослесвеченияоткликуровнейслужитинтенсивностейтипичныйспектральныхдлярекомбинационноголинийнаимпульсный«подогрев» электронов (Рис.3.1.4.2).4J, число квантов10310210J6293AJ6313A110J5662AJ6182AJ5764A0100100200300400500600700t, мксРис.3.1.4.3.
Зависимости от времени интенсивностей спектральных линий впослесвечении с импульсным «подогревом» электронов продольнымэлектрическим полем (разрешение 8 мкс)Такимобразом,наоснованиипроведенногоанализавозбужденныесостояния атома неона по доминирующему процессу заселения можно разделитьна 3 группы.(1)К первой группе состояний атома неона следует отнести уровень 3s2конфигурации 2p55s для которого процесс передачи возбуждения (3.1.3.1)6667He(2 1S0 ) + Ne → He(11S0 ) + Ne(3s2 )является наиболее выраженным в разряде и ранней стадии послесвечения, чтосогласуется с данными о величинах парциальных сеячений передачи возбуждения[25, 36].(2) Ко второй группе состояний атома неона относятся уровни 2p54dконфигурации и уровни 3s3, 3s4, 3s5 конфигурации 2p55s, для которых впослесвечении процесс диссоциативной рекомбинации дает больший вклад(3.1.3.2)()HeNe + + e → He + Ne 2 p5 4d ,3s3 ,3s4 ,3s5 ‐Заметим снова, что группа состояний 2p54d является в своем родепромежуточным случаем данной классификации (1) и (2), поскольку процесспередачи возбуждения все же играет роль в заселении 2p54d конфигурации вразряде и ранней стадии послесвечения так же как и для уровней 3s3, 3s4, 3s5конфигурации 2p55s, но в существенно меньшей степени, чем уровня 3s2.(3) К третьей группе состояний атома неона относятся состояния 2p53p,2p53d, 2p54p для которых в послесвечении процесс диссоциативной рекомбинациигомоядерных ионов (3.1.3.3) дает наиболее заметный вклад.Ne2+ + e → Ne + Ne(2 p 5 3 p, 2 p 5 3d , 2 p 5 4 p ) .Дальнейшее изложение результатов будет построено на рассмотрениикаждой группы состояний атома неона на основе полученных экспериментальныхрезультатов и модели, описывающей распад исследуемой He-Ne плазмы.67683.2.
Модель распадающейся He-Ne плазмыВ настоящем разделе будет рассмотрена модель распадающийся гелийнеоновой плазмы, позволяющая описать зависимости от времени концентрацийметастабильных атомов He(21S0), He(23S1), молекул гелия He2(2s3Σu+), электроновne, пяти сортов ионов He+, He2+, Ne+, HeNe+, Ne2+ и интенсивностей спектральныхлиний атома неона в послесвечении.Моделирование процессов в чисто гелиевой плазме не составляет труда,поскольку все основные элементарные процессы детально исследованы и влитературе представлен практически полный набор данных об их константахскоростей. Что касается He-Ne плазмы, ситуация не столь ясна, поскольку влитературе мало изучен процесс диссоциативной рекомбинации гетероядерногоиона HeNe+ с электронами:α HeNej+HeNe + + e → Ne( j)* + He(3.2.1а)+- парциальный коэффициент рекомбинации, отвечающий образованию вαHeNejвыходном канале реакции атомов Ne(j)*.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
