1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Хорибек и Мольпар (120) считают, что молекулярные иопы в опытах Хорибека по опрецелепию подвижностей 119) были лвухатомпыми и образовывались при столкповепиях иейтральиых атомов Х с атомами Хе, перешедшими на высокие уровни возбуждения благодаря столкиовепиям с электронами в период импульсной подсветки. Реакцию рассматриваемого типа (так иазываемый процесс Хорибека — Мольпара) можпо записать так: Х +Х вЂ” ~Хе+а. Хорибек и Мольиар показали, что участвующее здесь возбужцеииое состояние не может быть метастабильпым.
Двух- атомные ионн инертных газов могут также возникать из атомарных ионов в трехчастичных столкновениях, согласно уравнению реакции Х ' +- 2Х вЂ” Хз' + Х. (9,9.2) Оба эти механизма были пецавио исследоваиы Далером и лр. (7Ц. Скорости реакции (9.9.2) были определепы цля гелии и неона Бити и Паттерсоном (10Ц Опи получили для гелия зиачеиие (10,8-+0,8) .!0-" сме/сек, а для неона (5,8+ 0,8) )4 Х 10-з' см'/сек. Здесь уместно упомянуть, что Мэзои и Ванцерслайс рассчитали эпергпю связи ионов Неве и )ч)ез' иа оспове данных по рассеянию.
Оии получили максимальпую энергию связи 2,!6 эв для первого из этих ионов 112Ц и мепее точпое зпачепие 0,3 — 1,0 эо цля второго из иих (122]. Апалоги шое исследование Агз~ приводит к верхнему пределу энергии связи 0,056 эв 1123). Кваптовомехаиический расчет Лина и Моисейвича, а также упомянутые расчеты Джелтмеиа рассмотрены в гл. 9, $3, п. «а». Расчеты Бернштейна для Кг' и Хе' опубликованы ие были, но обсуждаются Биоцци и с!ейпином (106~.
Данпые теории Лаижевепа, указаппые в табл. 9.9.1, вычислены по общей формуле (9.2.5) в случае атомариых ионов и по формуле в пределе поляризапиоипых сил (9.2.8) цля молекулярных ионов. Поляризационпые силы имеют решающее значение для молекулярных подвижность ионов в глзлх ионов инертных газов„по играют лишь второстепегш)чо роль в случае атомарпых ионов, для которых важнее всего эффекты симметрии. Для вы шслений, относящихся к атомариым иопам (см. табл.
9.9.2), были использованы исправлепные иоп1ю-атомиые эффективные сечеипя Вапье'). Но значительно лучшее согласие теории с экспериментом достигается, если в формулу Лаижевеиа для поцвижиостей попов подставить первоиачальцые пеисправлеш|ыс сечения Вапье (19, 20). й ~а ш к ю а а о бо юо шо гоп Массовое ласло Ф к г.
9.9.4. подвижность коков в Ве, 1че к Аг квк фуккцкк массы кока [124!. 2. Зависимость подвижности ог массы иона. Чейпив и Биопци !124) измерили полвижпость попов Ни' в Не, !ч(е и Аг при малых иапряжеппостях поля и температуре 300'К. Оии получили значения 19,6,'5,95 и 1,84 см'/в ° сек Зти значения согласуются с результатами экстраполяции полученных Тиилалем и хр.
[96) кривых зависимости полвижиости от массового числа для копов щелочпых металлов в ииертпых газах. На фиг. 9.9.4 показана зависимость поцвижпости от массы атомарных ионов в ииертигях газах для того случая, когда ие проявляя>тся эффекты симметрии. 3, Зависимость подвипкносги ог Е/р. На заимствова1шой у Фроста (125) фиг. 9.9.5 показано, как поцвижпость атомариых попов Не, )ч)е и Аг зависит от Е/р в широком диапазоне ') Зтк результаты были предоставлены автору нвсгоещей кккгк Рксоы (з. А.
Гг е е з, частное сообщение, 1963) . »34 глава а х О о с»„ с» х Э Г0000 !000 гоО ~о г з юо г аюоо Е/р, Вди асас ры ст сс сь с»» сс с- с» ' » си ь» сс ь,т о/ исз 'сь- е» сь изменения Е/р. Черпыми точками обозначены результаты Бпондн и Чайкина!! 061, а кружками — данные Хорпбека !!91 Кривые фиг, 9.9.6 могут быть описаны уравиепиями вида аЗ вЂ” Я ! !+а ~ — )1 !9.9.3) где,.3 * и а — константы, различающиеся для разных газов. 4. Зависимость подвижности от температуры. Температурная зависимость подвижности атомарных и молекулярных ионов в Не, Ме и Аг при слабых полях была исследована ь1ейиппом и Фиг.
9.9.5, Подвижность атомарных ионов инертных газов а газах того же рода, что н ноны !!251. Биопди !1!31 Результаты этих измерений в интервале температуры от 77 до 300»К сравниваются иа фиг. 9.9.6 с предсказаниями теории. Если стремиться к детальному сопоставлешпо экспериментальных и теоретических результатов, то предпочтительнее изменять энергию ионов ие за счет увеличения поля, вызывающего дрейф поля, а за счет повышения температуры газа.
Дело в том, что дрейфовые скорости ионов в отличие от дрейфовых скоростей электронов трудно вычислить, если ионы под действием поля выходят из теплового равновесия с газом. Сравнение с теорией облегчается, если проводить измерения подвижности в слабых полях и измепять энергию ионов за счет изменения температуры газа. Но можно использовать для такого сравнения и результаты измерения подвижности в слабых полях в зависимости от напряженности поля [22, 26!.
б. Водород. На фиг. 9.9.7 представлены данные о подвижности положительных ионов в водороде при комнатной температуре. Наиболее современные измерения выполнены Роузом !!27), х» а с» сс ж с» си» сс» с» с' с»" »' с» ~' с-»' с:»" с:» хез О/хи»3 )С с» сз с'» ь» сс с» со сь си с» с» 'и" лаз.о/ нз 'с~ х н с» о и х О и ь с» с».
н х б асс о Ф и ~ "и ь о." с с»а М и ь о' Я х с» мх во х сс й х х с с» но и с» с»м Ю с» х х и х х с оь х о » с" Х Я -й с » и са ци и . О и я". ь р и й И з, » х д -". ь н с» . х с м с ь а и О ~с' ==-3 сс й х йы Фя с» й~ ! и ах ГЛАВА й гД7 который воспользовался методикой Хорнбека, н Чейнином [128), который применил для этих целей метод Бионди — Чейнина. Результаты этих измерений хорошо согласуются между собой. Истинное значение подвижности ионов водорода в водороде при нулевом поле, вероятно, весьма близко к полученной Чейнином величине 12,3 сле)в сек. Между результатами же, опубликованными некоторыми другими авторами, имеются значительные расхождения [96, 107, 108, 129 в 131]. 17 10 й з 0 5 !О 15 л0 25 50 55 бо б5 5 Е/ро, йттсж жм рт ст Фиг.
99.7. Подвижность ионов н водороде прн 300 К (ззнмстнонзпо из [120]). Кружками абоаиачаны данные Чсйнииа 112З1. Подвижность в нулсваи иоле 12,2 гмэв ° гел, найденова Чсйиином, видимо, авластса точимы лначсииси подвижности тото единственного вила ионов водорода П, историй обычно набдюластса в волоролс ирн больших рб. Полученное Бредбери значение 7,6 с»12/в сек относится к ионам, имеющим возраст 10-' сек и, вероятно, не являгощимся ионами водорода.
В опытах Беинетта газ, возможно, также был недостаточно чистым. Результаты, опубликованные Ричардсо ном и Холтом, а также Перссоном и Брауном, были выведены из СВЧ измерений коэффициента амбиполярной диффузии в распадающейся плазме разряда в водороде (см. гл. 1О, $ 10). Между тем Роуз [1271 обратил внимание на то, что по ряду причин СВЧ измерения могут давать завышенную величину подвижности. Это может объясняться участием высших мод диффузии в полом реаонаторе, нагреванием газа во время имп)лье ного разряда с соответствующим изменением свойств распа- ПОДВИЖНОСТЬ ИОНОВ В ГАЗАХ дающейся плазмы, а также и тем, что диффузия, возможно, не является строго амбнполярнои, Ион, обычно наблюдаемый в опытах по определению подвижности водорода, долго считали ионом Нг'.
Но проведенные недавно масс-спектрометрические измерения [68, !32 †13 показали, что обычно наблюдается ион Н~', а иоп Нг' при необходимых для определения подвижности значениях рг[ (т. е. произведения давления на длину разрядного промежутка) отсутствует. В процессе первоначальной ионизации образуется как иоп Н", так и ион Нг, но при столкновениях с молекулами Нг они оба конвертируются в Нз. Сечение реакции конверсии иона Нг + Нг —. Нз + Н (9.9.4) чрезвычайно велико и достигает значений порядка 10зы см' при тепловых энергиях'). Как уже отмечалось в 3 3, и. «а», настоящей главы, Мэзон и Вандерслайс [33[ провели квантовомеханический расчет подвижности в слабых полях ионов Н ', Нг' и Н[ в Нг в зависимости от температуры. Они получили значения 18,3, 13,9 и 22,0 смг)в сек при температуре 300'К. В свете данных массспектрометрических исследований близость полученного Мэзоном и Вандерслайсом значения 13,9 сд1210 ° сек для иона Н,' к экспериментальному значению !2,3 с»ге[в сек представляется чисто случайной.
Как было указано выше, это экспериментальное значение почти наверняка относится к Н . На фиг. 9,9.8 проводится сравнение результатов Роуза [127) для дейтерия с его результатами для водорода. в. Азот. Дрейфовые скорости положительных ионов азота в азоте измерялись многими исследователями [6, 21, 86 — 90, 138 — 146, 160). Измерения в широком интервале Е/ро впервые были проделаны Варин [2!), который воспользовался методом импульсного таунсендовского разряда в интервале давлений от 1 до 36 Аглг рг.
Сг. при температуре газа 300' К. Полученные им результаты представлены на фиг. 9.9.9а вместе с данными опытов Козара, Бити и Варин [139), где использовалась та же методика при температурах 77, 300 и 460'К. Результаты Варни ') Относительно нзмеренкя сечения этого процесса см. работу [1571. Сечение реакции конверсии нона Н', вероятно, значительно лгепьпге, твк что нои Й", по-Видимому, может прн благоприятных условиях сугцествовзть в волороле достаточно долго йля измерения его подвижности. Парни н лр. нелзвно наблюилли и золороле нрелполагаемый нон Н' с подвижностью, равной примерно 17 ем~,'в сек. подвижность ионов в гдздх 90 Ф н г.
и сотрудников хорошо согласуются с результатами Митчелла и Ридлера, полученными в 1934 г. при меньших Е/р,. В последнем случае подвижность ионов, приведенная к нулевому полю и но!змальпым условиям, составляет 2,49 смг/в се (21!. Д и, 14, и др, [ О, 16!), проводившие измерения при слабых полях, т л н ф л в л г !Рб га 90 ла еа во гоо 050 2ао Е/ро, в/см -мм рт. ст.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
