1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 27
Текст из файла (страница 27)
е, кинепщесквя энергия переходит п потенциальную. изин:РпниГ. н Вы'шГлГнне сГче!и!л упруГОГО Рассеяния [43 003 004 005 006 007 003 009 Энергпя заем!прона зв б Ф и г 414 (продолжение) водороде, будут приведены в гл. 5, $ 10, п. ка». Описанный здесь метод применяется также при исследовании других молекулярных газов '). ') Исследования Фроста и Фелпса 1351 с Ил были дополнены исследованиями в области более высоких энергий н па [[ь прогеденвымн Энгельхард. тоы и Фелпсом 137]. Исследовались сечения переноса импульса, пращательпо!'о, колебательного и электроияого возбуждения и иопизац!пс Фелпс н его сотругвики получили также предваритег!ьные значения сечений упругого а неупругого рассеяния для Аг, Сз, [[л, Ол, СО н СОл (не опубликовано). пзмн.гпиг.
и эычислгниг. Сггчггниг7 упютого рдгсня[гг[я 145 7,5 7,4 Фиг. 4.1.5. Сечения переноса нмпульсз для рэссеяния электронов в молекулярных газах, полученные из измерений скорости дрейфа Пеном, Вошеллом и чгелнсоьт [34Р Длн сравнения прняедеиы данных, полученные лругнмн исследователями. 7 — данные пека, Вошелла и Фелпса [бл[; у-л.пиме Скикксра [[бр[с 3 — данине такеаы н Дугала 17601; 4 — теоретические ленные Альтшулера [76Ц (лшшльная теория)7 б — лавные Пека и Фелпса.
а — кривые для Иап, И7а. СО„к Н,О б--кргшые для СО и Нь Большой интерес пречштавляет раалг1чайе между сб и мг в отношении нх способности рассеинать влектроны. Этн лае молекулы по многим свеям свойствам очень сходны между собой, а очевь ыалым днпольвым момечпом ГО обычно мшкно пренебречь. Но в данном случае„как видна иа графнш, диполькый момент, пе«мотря на его малую величину, играет вюяиую роль. д. Метод пересекающихся пучков.
Исследован[[я столкновений между электронами и химически неустойчивыми системами, такими, например, как атомы водорода, очень трудны, и при необходимости в прямых измерениях прихс>дится применять специальную методику. пересекающихся пучков. Некоторые из этих методов были введены еще н !930 г. [81. Они были значительно развиты я усовершенствованы в последние годы и теперь применяются во многих лабораториях для различного рода экспериментов. В данном пункте мы опишем прибор с пересекающимися пучкамн, применявшийся Нейнабером и его сотрудниками для исследования рассеяния электронов, и приведем некоторые экспериментальные данные, полученные при упругом рассеянии электронов атомными водородом, кислородом и азотом.
Здесь мы опишем метод пучков атомов отдачи, применявшийся груп- 0 07 Об[я О Оо ПИ 004 005 00 .Энергия элекшроно, эв о фиг. 45П5. 10 И. Мак-даниель 3. сг ш сх 7.3 Р 7,3 7,7 8 7,0 ч 0,9 % 05 ю 07 * 0,0 юс 05 ю 0,4 ю 0,3 Цз Д[ 0,07 002 003 ч04 Энергия элгкгроно, эп иэмергние и ВычислГниГ сечении упруГОГО Рлссеяиия 147 ГЛДВЛ 4 можно полу'!Нтъ, прап)'ская пОтОк малш1)л Газа через Отверстие в стенке выключенной разрядной трубки, которая находится в первой вакуумной камере.
Частично диссоциировапный пучок можно получить, возбуждая в этой трубке разряд. Чистый или смешанный пучок проходит через щель в промежуточную камеру, основная фушбпия которой состоит в том, чтобы обеспеч1пь вак)'умпую изОляцию От нгточника. КВОме ТОГО, в этОй камере с помощью двух противоположно заряжен!ь!х отклоняющих пластин нз пучка удаля>отея все заряженные частицы. ю-" в б % Ш-15 , -и 4 б б -г 2 Ф н г.
4.1.7. Се юння переноса импульса для злектронов в азоте по Фросту я Фелпсу (.н>1 (сплошная кривая). Приаедеиы также дюи>ые друснд аасороа: 1 — Иска н Фстка (В51; 2 — Хаксан 12Ц;  — Крона. тона и Сатюна 1171; 4 — Броде 14!.
Когда пучок входит в камеру рассеяния, он прерывается с помощью диска с прорезями, вращающегося со скоростью 101,8 об!Сек, и затем коллимируется щелью, расположенной непосредственно перед электронной пушкой. Дальнейший ход пучка можно прервать, если это окажется необхс>димым, воспользовавшись специальной заслонкой. 11ейтральный пучок проходит через электронную пушку, где оп пересекается с электроппым пучком, и рассеивает электроны с частотой, соответствующей частоте его прерывания вращающимся дискам.
Ослабление электронного пучка в результате его рассеяния нейтральным пучком измеряется па электрическому сип>алу переменного тока. После это!о нейтральный пучок входит в массспектрометр, где он частично ионизуется, чтобы можно было определить степень диссоцизцик первичного пучка. 16" пой Ьедерсона для исследования рассеяния электронов атомами щелочных элементов.
Метод, применявшийся Пейпабером и др,') для измерения сечения рассеяния таких атомов, которые обычно образуют молекулы, состоит в следующем. Число электрона>в, рассеянных в области пересечения непрерывного электронного пучка и модулированного (г. е. Механически прерываемого) молекулярного пучка, сравнивается с числом электронов, рассеянных в том когда МОЛОК)ЛЯРИЫЙ П)'ЧОК с!ЕСТИЧНО ДИССОЦИИРОВЗН в ~8 б й 2 - >б 70- >ог г 4 бв>>1 г 4 г в г 10 Энергои э аи>прана, эб Ф и г. 4Л.6.
Всчення переноса импульса для электронов в водороде по Фраату н Фелпсу 1361 (сплоганзя кркввя). Прииедены также данные друснд анторои> !†Пека и Феипса)зб); 2- Ееиеон и Брауна 11б2а В- Броде !41. Диссоциация молекул происходит в ВЧ разряде, а степень диссоциации (обычно около 80ав>) измеряется масс-спектрометром. Из данных измерений рассеяния и диссоциации получаются отношения атомных и молекулярных сечений рассеяния при различных энергиях. Абсолютные значения атомных се !ений рассеушия вычисляются путем умножения этих отношений на молекулярные сечения, полученные другими исследователями в опытах с одним пучком. Схема установки приведена на фиг.
4.1.8. Вакуумная оболочка (па схеме не показанная) сделана из мягкой стали г кадмневым покрытием, чтобы свести к минимуму рассеянные магнитпые поля. Нейтральный пучок„состои>ций только из молекул, ') Измерения на атаках О описаны в работе 1331, на атомах И вЂ” в ра. боте 1391. 2 с 10 в с с 4 и с. 7 с, 4 бв .> 7 ив г био !О' ! Эиарг я электрона, эб 148 Давление в камере рассеяния с включенным н выключенным потоком газа обычно разно 6 1О' и 2 !О ' мм рг. ст. Необходимость модулировання нейтрального пучка обусловлена присутствием газа в области, в которой происходят столкновения (т.
е. налюшем «фона»), так как давлению, равному всеголишь Отклаишаисие : а:аи<е Фиг. 4.1.8. Установка с пересекаюшимися пучками, применявшаяся Вей- иабером, Марино, Розе н Трухилло 1881. Рассеяние проискаиит ияутри электронная пунши. Р сстояние от ВЧ геиеретаре ло электрон- ная пушки риека 21 сн. 6 ° 10 ' мм рг. сг., соответствует плотность частиц, равная примерно 2 10'о молекул/слэз, Если не модулировать интенсивность нейтрального пучка, то нельзя бьшо бы различить электроны„ рассеянные пучком, и электроны, рассеянные газом, образующим фон.
При механическом жс прерывании пучка при вычислении сечения рассеяния в расчет принимается ~олько рассеяние на частоте модуляции, и постоянную составляющую, обусловленную газовым фоном, можно исключить. Пушка, дающая электроны малых энергий, которые рассеиваются молекулярным пучком, изготовлена иэ нержавеэощей стали, только нить сделана нз торнрованного вольфрама. Пушку окружает печь нз нержавеющей стали, с помощью которой про- ИЗМВреинн И ВЫЧИСЛЕНИГ. СрМГИПП рирстОГО рЛССЕяпив 149 изводится обезгаживание при 250' С, чтобы получить достаточно ~истую поверхность. Обычно электронная пушка обезгаживается о течение примерно 2 час, а затем ее температура снижается до 200' С и поддерживается при этом значении все время, пока производятся измерения.
Опыты проводятся при токах электронного пучка, равных нескольким микроамперам. Относительное сечение рассеяния при каукдом значении ускоря юшего напряжения получается как отношение переменных электронных токов, измеряемых на коллекторе сначала без ВЧ разряда, а затем с ВЧ разрядом. В принципе сечение обоих пересекающихся пучков должно быть одинаковым, ибо считается„ что электронный пучок состоит только из электронов, попадающих нз коллектор. Если же какая-либо часть электронного пучка не пройдет через нейтральный пу.юк, то измеренными токами нельзя пользоваться для вычисления вышеупомянутого соотношения. Если размеры поперечного сечения нейтрального пучка слишком велики, то пекоторыс электроны могут, отклонившись, попасть в коллектор, уменьшая при этом угловое разрешение. Вследствие трудностей юстнровки необходимо, чтобы высота поперечного сечения молекулярного пучка была больше диаметра электронного пучка, который равен 0,25 слл.
Однако изменение высоты сечения нейтрального пучка от 1,6 до 2,4 диаметра электронного пучка нс вызывает заметного изменения получающегося относительного сечения рассеяния, Обычно высота поперечного сечения молекулярного пучка равна -0,5 см, а его ширина -0,25 см. Энергию электронов, так же как и разброс по энергиям, определяют, подавая на коллектор задерживающий потенциал )у н измеряя ток коллектора /. Разброс энергий (определяемый как ширина максимума кривой зависимости оуИУ от )У, соответствующая половине его высоты) равен 0,45 эз при 11 зв и 0,33 эв при 2,3 эв.
Угловое разрешение пушки, согласно вычислениям, равно 25'. Этот угол равен углу рассеяния, при котором эффективность детектирования рассеянных частиц равна 50%, Регистрируется большая часть рассеянных электронов, и полное сечение можно получить непосредственно из измерений. В приборе, применявшемся ранее Ьрэкманом, Файтом и НейнауеГ ром (411 прн определении полного сечения рассеяния для атомного водорода, регистрировалось всего лишь около 10% рассеянных электронов, и для определения полного сечения столкновений приходилось пользоваться теоретическим угловым распределением. К коллектору электронов обычно подключают фазочувствительный усилитель с узкой полосой пропускання с некоторыми видоизменениями, описанными Нсйнабером и его сотрудниками 4 30 х 70 8 т у 20 7 75 70 [38, 391 Хотя чувствительность электронных схем равна 10уы а, шумы электронной пуп)ки лимитируют дстектнрова нне до 10 '3 л В цитированных выше статьях Нейнабсра и его коллег описываются различные испытания н проверки, которые б 8 70 72 М Энергия алентрана, зв Ф н г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
