1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 45
Текст из файла (страница 45)
1. Одиородпыг! пучок электропов с известиой и регулируемой эпергией пропускается через гэз. в результате чего атомы и молекулы этгжо газа переходят в электронные состояпия с большей энергией. Далее измеряется длина волиы и иптеисивность оптического излу ~ения, возииьающего при спонтанных радиационных переходах иэ более низкие уровни (при дезактивации атома), и вычисляется сечепие возбуждения в функции энергии электрона. Для выделепш! определенного спектрального иптервэла могут использоваться моиохроматоры с призмами и дифракцкоииыми решетками или газовые фильтры поглощепия. Для регистрации фотсиюв широко примепяются фотоэлементы, фотоумножители, газовые счетчики и фотоэлектрические детекторы.
Этот метод, коиечио, неприменим к изучению возбуждения метастабильных состояний, для которых радиациоииые переходы запрещеиы. Кроме того, ои обеспечивает низкую и. »1»л данн»»» 242 гллвл з ионизация и возьэждеыис элсктРО<п<ым удлгоы 243 чувствительность, поскольку на детектор пог<адает лишь малая часть образующихся фотонов, а также н из-за того, что не все попадающие па детектор фотоны регистрируются.
2. Можно измерять длину' волны и интенсивность спектральных линий, испускаемых при электрическом разряде, Помимо трудности абсолютного измерения интенсивности, для того чтобы получить точные данные, нужно знать распределения плотности и скорости свободных электронов в разряде.
Серьезные усложнения может вносить излучение, вызванное вторичными эффектал<и. 3. Чтобы получить сечение возбуждения метастабильиых уровней, можно бомбардировать газ электронами и затем определять скорость образования метастабильиых атомов одним из следующих методов. Информацию о концентрации этих метастабнльных частиц можно извлечь из данных измерения избирательного поглощения света пли наблюдения аномальной дисперсии.
Оба метода характеризуются низкой чувствительностью При другом методе можно измерять число вторичных электронов, испускаемых при столкновениях метастабильпых объектов с металлическим электродом внутри газового объема (сы. гл. 13, 9 2, и. «а», 5). Кроме того, метастабильные образования могут «гаситься» при прохождении через электрическое или магнитное поле, которое вынуждает нх к излучению своего избытка энергии и переходу в более низкое состояние' ).
Возникающее при этом излучение регистрируется обычными методами. Как правило, эффект гашения наблюдается в электрических полях напряженностью около 50 в!глг илн в магнитных полях напряженностью в несколько сот эрстед. 4. Наблюдают электронное облако, диффундирующее в газе при наличии электрического поля известной напряженности. Анализируя данные о скорости диффузии и дрейфа, можно получить информацию о различных механизмах рассеяния, в том числе и о иеупругих столкновениях, приводящих к возбуждению либо метастабильных,либо обычных состояний. 5. Пучок электронов пропускается через газ, а затем собираются иеупруго рассеянные электроны.
Энергетические потери характеризуют процессы возбуждения, и поэтому, измерив энергетический спектр рассеянных элскзронов, можно получить информацию об этих процессах, причем данный метод применим для изучения как метастабильпых, так и обычных возбужденных состояний. Преимуществом его является и сравнительно простая регистрация сигнала, ибо требуется лишь измерять ток. ') Недавяо была проанализирована возможность гашения мега<табильпых состояний злакгромагвктлыми волнамв высокой час!оты )!27!.
Но коллектор, собирающий рассеянные электроны, должен обеспечивать чрезвычайно высокое энергетическое разрешение, чтобы можно было разделг<т!» близко расположенные уровни молекулы-мпшени. В 6 6 настоящей главы уже рассматривались ранние работы, основанные на данном методе. Изложенная там методика более всего пригодна в облаем! относительно высоких энергий электронов. В 9 9, п. «г», настоящей главы рассматривается одна нз последних работ, выполненная на аппаратуре с высоким разрешением, козорая,юожет применяться для прецизионных исследований при весьл<а низких энергиях электронов. Все перечисленные выше методы подробно рассматриваются Месси и Бархопом 13), Месси !4$ Крзггсом и Мссси !5) и Файтом 161. В связи с проведенными в последнее время опытал<и особый интерес представляет анализ детекторов излучения, выполненный Файтом.
9 9. Методика, применявшаяся в последних экспериментах по исследованию возбуждения Здесь будет описана аппаратура и методика, использовавшиеся в новейпп<х работах по возбуждению электронным ударом. а. Установка Стеббингса и др. для измерения отноц<ения сечения образования метастзбильных атомов водорода к сечению излучения и-линии серии Лаймана. За последние несколько лет Файт и его коллеги )128 — 130) '), а также г)ихтен п Шульц 1131) нос~ваяли целую сер!по важных и трудных экспериме<пов по исследовашпо возбуждения атомов водорода электронным ударом.
Эти работы подробно изложены Файтою [6) и Бурке и Смитом !1О, 11), и штатель может найти в статьях названных авторов исчерпывающее описание экспериментальных деталей и способов анализа данных. Здесь мы рассмотрим лишь небольшую часть аппаратуры, использовавшепси в этих исследованиях„причем онз выбирается для наглядной иллкзстрации метода гашения юетастабильиых состояний электрическим полем В 2 10, п.
«а», иастоя<цей главы представлены некоторые из результатов, полученных в исследованиях с водо)золою. 1!азванные выше экспериментаторы исследовали процесс возбуждения атомарного водорода, в частности, по излучению с<-линии серии Лаймаиа, возникающему при электронном ударе. Оно может возникать несколькими путями, Во-первых, в ') Уточкеаве к зглм расо!ам даагсл в статье Файга !6!. результате прямого возбуждения пз основного состояния 1з5>, в состояния 2'Р,, н 2'Р >н из которых могут затем происходить разрешенные радиацпонные переходы в ооратном направлении. Во-вторых, может возбуждаться состояние атома с п>>2, затем переход вниз па один из уровней 2Р, откуда, наконец, атом возвращается в основное состояние; излучение а-линии серии Лаймана нспускается на последней стад>ш каскада.
В-третьих, это излучение возникает также при тушении метастабильного состояния 2Ь>ьм которое может возбуждаться электронным ударом из основного состояния атома. Состояние атомарного водорода 2зР >, и уровень 2зЬ'»„разделены энергетическим интервалом (около 4 ° 10 ' эв), равным лэмбовском) сдвигу. Это значит, что электрическое поле может возмущать атомы, переводя их па метастабильные уровни п образуя смесь сг>стояний 2'59 и 2зР?и причем с последнего уровня возможны радиационные переходы в основное состояние. Такие переходы вызываются очень слабыми полями, так что во избежание случайного гашения метастабнльных состояний необходимо сводить к минимуму рассеянные поля.
В опнсываемьж нами экспериментах Стеббингса, Файта, Хаммера н Брэкмана (130) использовалось все многообразие механизмов генерации излучения сс-линии серии Лаймана для измерения отношения сечения образования атомов водорода в состоянии 25 к сечению возбуждения лаймановского сс-излучения. Экспериментальная установка, на которой работали Стеббингс и др. (130), схематически представлена на фиг. 5.9.1.
Атомы водорода в модулированном нейтральном пучке возбуждаютс>т перпендикулярным немодулированным пучком электронов'), а затем попадают в область агашепия», в которой может создаваться электростатическое поле напряженностью 30 в/слс Смонтированный на тележке счетчик ультрафиолетовых фотонов, наполненный парами иода (132), может просматривать попеременно область пересечения пучков или пространство между гасящими пластннамп.
Расположенный перед счетчиком кислородный поглощающий фильтр с окошками из [ !Р выделяет спектральную а-линпю серии Лаймана с длиной волны 121б А. Когда счетчик наблюдает область взаимодействия пучков, то он регистрирует гх-излученг>е Лаймана, возникающее в прямых актах возбуждения (время жизни возбужденных состояний, из которь>х происходит разрешснтк>е излучение, составляет лигпь величину порядка 10 э сак, так что находя- ') Использовавп>ееся лля стя>ивапия электронного пу'жа и рассеянных электронов аксиальиое магвитное поле 00 з це хостагочно с>шьно, чтобы оказать заз>етиое влияние на время жизни метастаби, ьпых атомов. В опытах Лнхтена и Шульца [!ЗЦ лля гашения использовалось значительно более сильное поле — б?б з.
иОнизАция и ВОЭБуждение злектРОнным удАРОм 2лч щиеся в этих состояниях атомы успевают пройти до своего распада всего около 10 з сзн). Если же опустить заслонку, показан. пую на фиг. 3.9.1, включить гасящее поле и передвинуть счетчик для наблюдения области гашения, то будет регистрироваться только то излу >ение, которое возникает при гашении метастабильных атомов„ образовашппхся в области взаимодействия пучков. Носке>льку время жизни >генг>змущег>н»Ы атомов с лм уток исмаа Ф и г. 6.9.1. Схема уста»овки аля измерения отношения сечения образования метастабильпых атомов к сечсино гспсрированяя излучения а-л гиии ссрни Лаямапа прп бомбардировке электролами а>омариого водорода в ос- новном сос>ояш>и 1[27-.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
