Диссертация (1150532), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Потенциалы взаимодействия (сплошные линии) и разностные потенциалы(пунктир) для Xe ( 5 p 5 6 s ) + He (слева) и Kr ( 4 p 5 5s ) + He (справа)654.3. Квазимолекулярное поглощение в смесях Xe*+He, Kr*+HeВ процессе формирования крыльев атомных спектральных линий важнуюроль играют процессы взаимодействия атомов в ходе столкновений. В данномпараграфенаосновеприведенныхвышепотенциаловвзаимодействиявозбужденных атомов Kr* и Xe* с атомами He в основном состояниирассматриваются процессы квазимолекулярного поглощения в смесях Kr+He иXe+He. Результаты вычислений спектральных распределений коэффициентовпоглощения для переходовKr ( 1S0 ) + He ( 1S0 ) + ℏω → Kr ( 1,3 P1 ) + He ( 1S0 ) ,Xe ( S0 ) + He ( S0 ) + ℏω → Xe ( P1 ) + He ( S0 )111,31(36)при температуре Т = 300 К сравниваются с результатами эксперимента.В данных условиях спектральное распределение коэффициента поглощенияK abs (T , λ )определяется в рамках хорошоизвестногоквазистатическогоприближения [60]2 U (R ) λ 2 g 4πRC Γ ( RC )K abs (T , λ ) =exp − 0 C ,8π g 0 d ∆U ( R )kT d ℏR R = R(37)Cгде λ - длина волны квазимолекулярного поглощения, Т – температура газовойсмеси,g= 2 - отношение статистических весов начального и конечногоg0электронных состояний, U и U 0 - потенциалы взаимодействия атомов ввозбужденном и основном состояниях соответственно, ∆U = U − U 0 - разностныйпотенциал, Γ ( R ) - вероятность квазимолекулярного перехода, RC - кондоновскаяточка.Силы осцилляторов для переходов Kr ( 1S0 − 3 P1 ) и Kr ( 1S0 − 1P1 ) получены вработе[83]иравны0.214и0.193соответственно.Для66переходов Xe ( 1S0 − 3 P1 ) и Xe ( 1S0 − 1P1 ) силы осциллятора, определенные в [83],равны 0.273 и 0.186 соответственно.Экспериментальные спектры поглощения высокого разрешения смесейKr*+He,Xe*+HeбылиполученыАлексеевымперестраиваемого синхротронного излучения.В.А.сиспользованиемЭксперимент проводился наоборудовании BESSY [15] с использованием десятиметрового монохроматоранормального падения в условиях газовой ячейки при концентрациях Kr (Xe) и Heпорядка 1016 и 1019 см-3 соответственно.
Проходящее излучение регистрировалосьс помощью GaAs фотодиода или фотоумножителя, установленного позади экрана,покрытого салицилатом натрия. Калибровка осуществлялась по спектрампоглощения чистых ксенона и криптона при низком давлении (менее 1 мбар),точность калибровки 5 см-1.Результаты вычислений и сравнение с экспериментом для смеси Kr*-Heприводятся на рисунке 20, для смеси Xe*-He – на рисунке 21.67Рисунок 20.
Спектральное распределение коэффициента поглощения для переходов Kr ( 1S0 − 3 P1 ) (слева) и Kr ( 1S0 − 1P1 ) (справа)при температуре Т = 300 К. Сплошные линии соответствуют результатам вычислений, точки – экспериментальным значениям.68Рисунок 21. Спектральное распределение коэффициента поглощения для переходов Xe ( 1S0 − 3 P1 ) (слева) и Xe ( 1S0 − 1P1 ) (справа)при температуре Т = 300 К. Сплошные линии соответствуют результатам вычислений, точки – экспериментальным значениям.69Как видно из рисунка 20 результаты вычислений коэффициента поглощениядля смеси Kr-He достаточно хорошо согласуются с экспериментальнымиданными. Согласие с экспериментом для смеси Xe-He также удовлетворительное,но заметно хуже, что может быть связано с взаимодействием с близко лежащимисостояниями конфигурации Xe ( 5 p 5 6 p ) + He .70ЗАКЛЮЧЕНИЕСформулируемосновныерезультаты,полученныевдиссертационной работе:1.
На основе имеющихся экспериментальных данных в рамках методаэффективногогамильтонианаиметодаполуэмпирическогоанализаквазимолекулярных термов выполнен расчет потенциалов взаимодействиявозбужденных атомов кадмия с атомами инертных газов (Ar, Kr) восновномсостоянии.Впервыеврасчетеиспользовалисьэкспериментальные потенциалы взаимодействия для четырех излучающихсостояний.
Полученные результаты сравниваются с результатами ab initioрасчетов [5, 6] для состояния 1( 3 P2 ) .2. Выполнен расчет вероятностей Γ (1( 3 P2 ) , R ) квазимолекулярных переходов(( ) )1( 3 P2 ) → 0+ ( 1S0 ) и приведенных радиационных ширин γ 1 P2 , R для систем3Cd(5s5p) + Ar, Cd(5s5p) + Kr.3. На основе вычисленных потенциалов взаимодействия и вероятностейквазимолекулярныхпереходоввыполненрасчетпроцессовквазимолекулярного поглощения и излучения смесей паров кадмия иатомов инертных газов (Kr, Ar) вблизи запрещенной атомной линииCd ( 5 1S0 − 5 3 P2 ) .
В рамках квазистатического приближения вычисленыспектральное распределение коэффициента поглощения, спектр излученияи константа скорости процесса радиационного тушения метастабильногосостояния 1( 3 P2 ) для систем CdKr, CdAr. В результате расчета получено,что наибольший вклад в излучение смеси паров кадмия с атомами инертныхгазов (Kr, Ar) вблизи запрещенной атомной линии дают радиационныеквазимолекулярные переходы в области наибольшего сближения атомов впроцессе столкновения, т.е. спектр формируется в основном за счетстолкновительно-индуцированного тушения атомного метастабильного71состояния. Спектр поглощения и излучения представляет собой сплошнуюполосу.Процесспоглощениянаиболееэффективнопротекаетвкоротковолновой (по отношению к запрещенной атомной линии) области,приводя к селективному заселению метастабильного состояния Cd ( 3 P2 ) .4. Сиспользованиемпотенциаловвзаимодействияивероятностейквазимолекулярных переходов, вычисленных для систем CdAr, CdKr вданной работе, а также полученных для систем HgAr, HgKr, HgXe в работах[18, 19], впервые выполнен расчет радиационных времен жизни состоянийν′ 1( 3 P2 ) и вероятностей A ( ν′, ν′′ ) переходов ν′ 1( 3 P2 ) − ν′′ 0+ ( 1S0 ) какфункции зависимости от колебательного квантового числа для систем CdAr,CdKr, HgAr, HgKr, HgXe.5.
С использованием потенциалов взаимодействия, полученных в рамкахметода псевдопотенциала в работах [11-13], выполнен теоретическийанализ процессов квазимолекулярного поглощения близи резонансныхлиний атомов криптона и ксенона, индуцированного столкновениями сатомами гелия. В рамках квазистатического приближения вычисленыспектральные распределения коэффициентов поглощения. Проведеносравнение полученных результатов с данными эксперимента.Автор выражает благодарность профессору Девдариани А.З.
и Загребину А.Л.за внимательное руководство научной работой. Автор глубоко признателенЛедневу М.Г. за неоценимую помощь на всех этапах работы, полезныеобсуждения и поддержку.72ЛИТЕРАТУРА1. Koperski J. Van der Waals complexes in supersonic beams. – Wiley-VCH VerlagGmbH & Co. KGaA. – Weinheim. – 2003. – 237 p.2. Девдариани А.З., Загребин А.Л. Высвечивание метастабильных состоянийатомов Zn, Cd, Hg при столкновениях с атомами инертных газов // Оптика испектроскопия. – 1985. –т. 58 (№ 6). – с. 1223 – 1227.3.
Загребин А.Л., Леднев М.Г. Столкновительно-индуцированные спектрысмесей паров кадмия с инертными газами вблизи запрещенной линииCd(5 3 P2 − 4 1S0 ) и тушение метастабильного состояния Cd ( 5 3 P2 ) // Журналприкладной спектроскопии. – 1990. – т. 53 (№ 3). – с. 426 – 432.4. Devdariani A.Z., Zagrebin A.L., Blagoev K.B. Interactions of noble gas atoms.Processes due to elasic scattering //Annales de Physique. – 1989.
– v. 14 (№ 5). –p. 467-604.5. M.Krośnicki[электронныйресурс].–Режимдоступа:http://iftia9.univ.gda.pl/~kroch/potentials.html6. M. Strojecki, M. Krośnicki, M. Łukomski, J. Koperski. Excitation spectra ofCdRg (Rg = He, Ne, Xe) complexes recorded at the D 1 Σ 0+ ← X 1 Σ0+ transition:from the heaviest CdXe to the lightest CdHe // Chemical Physics Letters. – 2009.– v. 471 (№ 1-3). – p. 29-35.7. Девдариани А.З., Загребин А.Л. Полуклассическая теория переходов примедленныхстолкновенияхM ( nsnp 1,3 Pj ) + X ( 1S0 ) //Вопросытеорииатомных столкновений.
– 1986. - в. 3. – с. 47 – 71.8. Ivanov G.K. Calculations of electronically excited quasimolecules with the use ofthe scattering characteristics of a weakly bound electron//Theoretical andExperimental Chemistry. – 1978. – v. 14 (№ 5). – p. 472-477.9. Ivanov G.K. Interatomic interaction in electronically excited quasimolecules//Theoretical and Experimental Chemistry. – 1979. – v. 15 (№ 6). – p. 502-508.7310.
ДевдарианиА.З.,ЗагребинА.Л.Элементарныепроцессыпринесимметричных столкновениях атомов инертных газов // Химия плазмы. –М.: Энергоатомиздат. – 1989. – в. 15. – с. 44-93.11. Загребин А.Л., Павловская Н.А. Взаимодействие атомов Ne(3s), Ar(4s),Kr(5s), Хe(6s) + He. Диффузия возбужденных атомов в смесях инерттныхгазов с неоном //Оптика и спектроскопия. – 1987.
– т. 62 (№ 1). – с. 27-33.12. ЗагребинА.Л.,ПавловскаяН.А.Столкновительно-индуцированныйсателлит запрещенной линии Xe 5 p 5 6 s 3 P2 − 5 p 6 1S0 (149.1 нм) в неоне //Оптика и Спектроскопия. – 1988. – т. 64 (№ 4). – с. 737 - 744.13. Загребин А.Л., Павловская Н.А. Столкновительные сателлиты запрещенныхлиний3P2 − 1S0атомов Ar, Kr, Xe в гелии и неоне// Оптика иСпектроскопия. – 1989. – т.
66 (№ 5). – с. 996-1001.14. Alekseeva O., Alekseev V., Devdariani A., Lednev M., Zagrebin A.Quasimolecular absorption of Xe+He and Kr+He collision pairs // AIPConference Proceedings, 20th International Conference on Spectral Line Shapes.– 2010. – p.231-234.15. V.A. Alekseev, N. Schwentner. Vibrational satellites of dipole-forbiddentransitions in Xe/CF4 mixtures //Chemical Physics Lettters. – 2007. – v. 436 (№4-6).
– p. 327-330.16. НикитинЕ.Е.,УманскийС.Я.Полуэмпирическиеметодырасчетавзаимодействия атомов: ВИНТИ, Итоги науки и техники, Строение молекули химическая связь. - Москва, 1980. – с.17. Zagrebin A.L., Lednev M.G. //Optics and spectroscopy. – 1994. – v. 77. – 481.18. Загребин А.Л., Леднев М.Г. Полуэмпирические потенциалы взаимодействияметастабильных атомов Hg ( 6 3 P0,2 ) с атомами инертных газов// Оптика испектроскопия.
– 1995. –т. 78 (№ 2). – с. 183 – 192.19. Загребин А.Л., Леднев М.Г. Полуэмпирические вероятности радиационныхквазимолекулярных переходов74Hg ( 6 3 P1,2 ) + X ( 1S0 ) → Hg ( 6 1S0 ) + X ( 1S0 ) + ℏω. X = He, Ne, Ar, Kr, Xe //Оптика и спектроскопия. – 1995. –т. 78 (№ 5). – с. 758 – 769.20. Alekseeva O.S., Lednev M.G., Zagrebin A.L. The semiempirical potential energy33curves of the Cd (5 P0, 2) -Kr systems and radiative deexitation of Cd (5 P2)3metastable state in the Cd (5 P2)+Kr collisions // Abstracts of contributed papers,International seminar on Quasi-molecular Absorption/Radiative Processes inAstrophysics and Laboratories (QMARPAL, Санкт-Петербург).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
