1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 125
Текст из файла (страница 125)
и такие Б 122) а) который показал, по фо м л. дау — Ценера неприменима в б "Р™ а В Очьшсй части э рого ыла выведена и в котором применя- '1 См. та. 3, Й ьб, и. «ва а) См. также 1231. гскомвыи»цыя 1 еьпс особенно подчеркнул жесткие ограшшения, которые лясы О!яма Вводить, сслн учитывасмые Орбитальные моменты необхь5дн к! ИЕ ЯВЛ вгякпся сфсрически симметричными.
й 5. Механизмы и теория электрон-ионной рекомбинации При анализе электрон-ионной рекомбинации всегда рассматривается )яд г ' ряд реакций следующих пьпов: радиационная, диэлектронпая, . , диссоциативная и ьрсхчастнчная рскомбинацня. В и. «В» мы ост н . а овимся на каждом пз этих механизмов в отдельности; затем в и.
«б» мы покажем необходимость учитывать связь этих механизмов при анализе всей проблемы рекомбинации в целом. „, б„„,ц„„1 Ю 6 Нионча) де!со б наиььл Л-~+с .Л"+Й' (12 5.1) Внергия рекомбинации уносится в форме электромагнитного излучения. Этот процесс обратен процессу фотоионнзации, причем сечешья этих двух процессов связаны фо))лулой Милна (24) (которая сводится к более простому выражению (7.2.3), если энергия ионизацни нейтральных объектов много больше АТ).
Радиационная рекомбинации протекает с малой скоростью, и обычно ье роль невелика, кроме случая очень разреженной плазмы. Но в верхних слоях атмосферы она становится самым важным рекомбинационным процессом. Дса электронов тепло. гых энергий ( — 300' К) вы шсленный коэффициент рекомбинации различных положительных ионов имеет величину в интервале от 10 " до 1О-" с»ьа/сен. Бейте, Букингем, Месси и 5ьнуььн (25) исследояалн реакции Ое+ е — » 0'+ Йт (12.5.2) (штрих означает все возможные конечные состояния) и полу.
чили значения их скоростей, представленные в табл. 12.5.1. Процессы Н'+ е — ).Н'+ Йч (12.5.3) изучались Берджегсом [26) и Сптоном (27), результаты келорых также приводятся в указанной таблице. Тюность этих данных, по-видимому, достаточно высока. В обзоре Бептса и Далгаряо ь24) и в докладе Далгарно и др. (28) даются таблицы вычисленных для интервала температур 250 -64 000' К парцнальных коэффициентов радиационной рекомбинации а„(2=1, Т) для 668 РЕКОМВИИАЦИЯ 662 ГЛАВА га Таблица тр,бт йычисченные значения скоростей радиационной рекомбинации козффннненты реломбназннн ах, нырзлсеыые н елннннзл 10 смзтсен, относятся н злнззту злектронл н любое нз нозмомяыя состоннна обрлзуннпегосо неатрлллеото зтомз. длиные нзятм нз рабаты дзлсзрно !Зрй Элентронпея температура, 'К Мз ах (О'+е -1 О'+ан) 8,4 500 1000 2000 ах(В +е -з В'+Ау) 4,8 Ха+и-мХе — мХб-)-Ьм.
(1256) В этой реакции электрон захватывается ионом Хт' в одно из возбужденных состояний атома Х, а избьпок энергии рекомбн. нации поглощается вторым электроном, который затем также занимает возбужденное состояние. Образовавшееся таким путем дважды возбужденное нейтральное состояние Хе лежит в области сплошного спектра и энергетически неустойчиво. Оно может вернуться в ионное состояние Хг в результате процесса захвата электрона на уровни водородного атома с главным квантовым числом а=1, 2, 3, ..., 12. Когда средняя энергия теплового движения мала по сравнению с энергией ионизации и-го уровня, парциальный коэффипиент для ионов водорода изменяется следующим образом: п„(1. Т) (пУ'А) (12.5с4) Коэффициент скорости для водородных ионов можно вычислить точно, но объем вычислений быстро возрастает с увеличением и. Данные для водородных ионов зюжио пересчитать для ядер с зарядом Ее, умножая табличные зиачеюи температуры на 22, а соответствующих коэффициентов скорости — на 2.
При фиксированной температуре полный коэффициент рекомбинации ах (2, Т) = ~ а, (Х, Т) (12.5.5) л ! меняется как Л ' 124). Вклад возбужденных уровней в полный коэффициент увеличивается при уменьшении Т. Температурная зависимость полного коэффициента ах(1, Т) в случае ионов Н' имеет вид Т ' 124). 2. Диэлектроиная рекал!бинацин. втоионизапин 1 ин '), когда один электрон испускается, а другой стается в свя . связанном состоянии.
Но возможно также, что, пре- ,ние чем произойдет обратный процесс, дважды возбужденны' й 0, Х пспьпает радиационный переход и попадет в состоя- атсзм л псп ,!Ие Хз, которое уже не подвергается автононизации. ии. В этом ят, что имеет место диэлектроннан рекал!бинация. Вообще говоря, время жизни относительно испуск и больше, чем относительно автоионизации !), которое может быть порядка 10" свк и даже меньше (с(- !', кото о (24), так что скорость диэлектронной рекомбинации 5 на пи обычно мала в силу малой эффективности второй стадии реакции (!2,5.6) по с авнени!о с процессом. обратным первой стадии, Как показал Бейте [29), коэффициенты диэлектронной реком- бинации нормальных н а ьных ионов Ые и О' намного меньше коэ и- Р д более ационной рекомбинации, но для некоторых других „'24', иэлектронная рекомбинация может оказаться л .
ИОНОВ 1 ! ДИЭ Н' иэлек- быстрой. ". Само собой разумеется, что в случае ионов д тронная рекомбинация невозможна. З.,йиссоциатианая рекал!бинацин. (Х))' + (ХУ)' Х -1-У* (12.5.7) Л у означа!от, что эти атомы могут после реак- ции остаться в возбуждеи!ых состояниях.) Диссоциативная ре- комбинация происходит при безрадиационном переходе в одно из состояний моле.у молекулы ХУ, в котором атомы удаляются друг от друга и приобретают кинетическую энергиго под действием взаимного отталкн вания, так что нейтрализация в соответствии с)т ка — Кондона ') оказывается перманентной. Время жизни по отношению к такому процессу стабилизации чрезвычайно мало, и в большинстве случаев безрадиационный переход оказывается наиболее вероятной стадией, ограничиваю- щей скорость рекомбинации (24).
з На фиг. 12.5.1, взятой из работы Бноиди и Хольстейна (30) ), схематически иллгострируется реакция диссоциативной реком- бинации Хе + (Х ) — м Х'-+ Х + Кинетическая энергия. 2 -Г Е-Мт 2/н„тлб™ Вначале система состоит из положительног у О МОЛЕК ЛЯ!НОГО иона и электрона (состояние А). Если кривая отталкивания ( — С) возбужденного состояния молекулы пересекается в ') Антоионизация рассматривается и гл. 8 з 2, п. еал Диэлектронная рекомбннация — процесс, обратный азтопоинзаннн.
') ПРИНЦНН ФРаНКа — КОННОиа РаггтсатйтззаЕтгн З гл. 8, „2, и. ебз з) См. также (ЗЦ. 664 ГЛАВА 1З соответствующей точке с кривой, описывающей систему молекулярный ион — электрон, то эта система может перескочить в возбужденное состояние молекулы и начать диссоцпнровать. Ка!с только междуядерное расстояние немного возрастет, система уже не может больше вернуться в свое прежнее состояние путем автононнзации, и молекула продолжает диссоцпировать, а электрон при этом захва!'ывается (сослоянне С), Расстояние л>етду ядрил>о Ся! и н г.
!2.5.!. Схематячвсяое нзображв>п>В прОЦВССа днССоЦнативПОЙ рекомбинации Хз" +е.»(Х )„с«»»а-»Х +Х+ Кипетнчесяая виергня [26!. Небезынтересно проследить развитие современных идей относительно данного механизма рекомбинации. Выполненные на протяжении 40-х годов нашего века но шые исследования спада электронной плотности в слое Е ионосферы привели к выводу о больших эффективных коэффициентах рекомбинации (1О а — !О ' сл>з/сек) для электронов. Неудачные попытки объяснить сто.чь высоку!о скорость явлением захвата электронов нейтральнымп объектамя с последу!ошей ион-ионной рекомбинацией навели Бецтса и Месси (32) на мысль о трм, что результаты набл!одеинй, ВОЗмвжно, объясняются новым процессоХ!— диссоциативной (>екбмбинацией электйонов с молекулярными положительными ионами. Вскоре после этого Бейте (ЗЗ) вновь рякоивнняция ханизм для объяснения непонятно высоких ана-фф -пта рекомбинации, измерявшегося >ионди Б а:нем (34) при лабораторном изучении распада гелиев " ( же было известно о существовании молеля>ных ионов этого инертного газа' ).
Дальнейшие сл ° Б Б ' уна (36) и других авторов также пока- следовашш "ионди и раун »к,'е, >!г, Нх, !>х и Ох Рекомбннацив пРоисходит со тими, на несколько порядков более высокими, ч. ш<оростями, на ! . то ые можно объясшпь радиационными проц ', . ' у ессами. Так ю бы- ст ю рекомбинацию Бейтс (37) снова объяснил реакциями дис- с . Э ° ахьные исследования, гроведсиные позд- нее, по-видимому, подтвержда!ог его гипотезу, и теперь уже мало кто сомневается в том, в том, что диссоциативная рекомбинация может протекать достаточно быстро (с коэффициентом сх по- !О-' — 10 ' сл!з>>сея) для того, чтобы этим процессом мож- рядка — с>н с к ио было объяснить наблюдающиеся скорости р д .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
