1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Месси и Бархоп [3] и Ь!есш! [4] дают ряд ссылок на другие работы по исследованию этого атома, выполнении>е ранее. г. Возбуждение молекул азота. Шульц воспользовался двумя своимп методами (электронной ловушкой [140] идвойным электростатическим анализатором [142]) для изучения электронного и колебательного возбуждения молекулярного азота. Иа фнг. 5.!0.3 показана зависимость тока электронной ловушки от энергии пучка электронов при глубцне ямы 0,2 в, когда в этот 3 >!О ! ллг„' ! ! — — ! ! ! ап !>2 ! ! ! ! л О Пи ГЛАВА 5 ионизАция и возвухсдинив элсктРОииым удАРОм 267 ток да!от вклад лишь электроны с кинетической энергией от 0 до 0,2 чв'). Пи!хе 12 эв отчетливо различаются четыре пика. Три из них, соотвстству!ощие болыиим эиерпшм этого интервала, относятся к возбуждению электронных состояний молекулы').
11пэший пнк при 2,3 зв, ранее набл!одиишийся Гаазом [159] в опытах по диффузни электронного облака в газе, требует иного обшяснеиия. У молекулы азота пе имеется никаких известных состояний электронного возбуждения ниже 5,0 зв, а веро. ятность «прямого» колебагелыюго возбуждения молекулы электронным ударом мала. Лишь в том случае, когда налетающий электрон остается в сжрестности молекулы достато що долго но сравнению с его естественным временем пролета, сечение возбуждения колебательных состошшй может стать заметных!. Поэтому Е1ульц [140] выдвинул гипотезу„согласно которой ник нри наименьшей энергии соответствует образованию отрицательного иона, время жизни которого относительно развала ') очеш мало, так что он быстро переходит в одно из колебательных состояний нейтральной молекулы азота, отдавая нри этом временно связанный электрон').
Данные, полученные (((ульцем, согласуются с этой пчнотезой. Относительная высота пиков, наблюдавшихся методом электронной ловушки, зависит от глубины потенциальной ямы, при которой измерялся спектр; так, например, для молекулы азота ник при энерш5и 2,3 эв пе очень четко выражен, когда глубина ямы равна 0,2 в. Пнк 2 на фнг. 5.10.4 был получен при глубине ямы 0,8 в, что обеспечило большу!о четкость. Высокая энергетическая разрешавшая способность двойного электростатического анализатора позволила Шульцу разделить колебательные уровни, возбужденные электронным ударом. Измеряя энергетическин спектр электронов, рассеянных нод малыми углами во второй анализатор, он наблюдал ряд максимумов, обусловленных возбуждением колебательных уровней с квантовыми числами О=2, 3, 4, 5, б, 7 и Я.
[Для состояния о= 1 ока- ') Карреиу !160! удалось воспроизвести эту кривую при кзмереиии энергетичвской зависимости тока ионов Врб. в масс-спектрометре, з источнике которого находилась смесь )Чз и Врг. Когда электроны полностью теряют свою энергию в столкповспиих с молекулами Ыь опи захватываются молекулами 6Р5, что приводит к образованию отрицательиых ионов. з) Низшее из этих состояний являетси метастабильцым с временем экпзви около 2 гек (согласно опытам Карлтоиз и Оллепберга !1611). з) Сы.гл з,й2,п,«аы ') Теории такого процесса изложена Чеком па 3 и Международной коиферсиц !и по физике электроииых и атомных столкновений (Чоипои, 1963).
залось невозможным получить опытные данные').) Измерив спектры нрн различных энергиях пучка (в интервале от 1,5 до 4 эв), 1!!ульц получил энергетическую зависимость сечений ),о Ф од » о,б ч а о 2 э' 4 5 Ззерл!л элл*ш!с.а, зв б 7 Ф и г. 6.10.4. Результаты нескольких экспериментов, пемоистрирующие колебательное возбужлеиие молекулы азота при ввергни электрона около 2,3 эв.
! — суммзрзас сечение зазбужлеззз калай»тел»зыд уровней с а=х, 3, 4, 5, б, т, В, палучсззаз Шульцам 154Ц методом дзайиага электрастзтзчесзага зэзлзззтарз; У вЂ” ддззйз, полу««злы« Шульцем 1!Зз) методам электронной ладушки! 3 — дзлзые, палучеззыс Гзззам 1!бв) з здсаерзмзатдд с дзйлэузлей элезтраззага аблзкз. тачка палучезы суммированием па всем лрззыы фзг. 5.Ю.5 з зармзраззизем з едзззца з максимуме. и МзыД»ззалв возбуждения указанных колебательных уровней, показанную на фиг. 5.10.5.
1!а фнг. 5.10.4 кривая 7 дает зависимость суммы ') Начальные опыты Шульца по возбуждению азота, выполиеииые с пвойиьж! электростатическим авализатором !1421. закчючались в собирании и аиализе по энергиям рассеявиых в прямом направлении (а=о) электровоз, прошедших через гервый аиализатор и область сбора. Подобная схема сбора обладает лвумя недостатками: 1) в силу малых потерь энергии при упругом рассеянии нельзя отличить упруго рассеянные электроны от первичиых; 2) сечение возбуждения первого колебательного уровня (а=1) ие может быть измерено из-за слишком большого остаточного фонового тока, обусловленного первичным пучком.
В более позпиих исследованиях, доложенных иа б-й Межпуиарохиой копфереиции по иоиизациоциым явлениям в газах (Париж, 1963), Шульц устранил эти недостатки, аиализируя электропы, рассеянные под хругим произвольно выбранным углом (72"). Благо- ларя этому стало возможиым изучение возбужлепия уровни с а:=-1 Сечение возбужпеиии этого уровня примерно иа 40% выше, чем для состояния с а=2, и, кроме того, ие обнаруживает резко~о спада ло нуля при энергии 1,7 эв, характерного для других сечений Вместо этого цаблюлаетси хвост, который Шульц приписывает «прямому» возбуждению первого колебател!.- ного уровня.
сечений для о=2 н о=8 от энергии электрона, нормированную к единице в максимуме. Шулы! ие получил абсолютного значения сечения в пике при энергии 2,3 зв, но, согласно оценкам Гааза !!59), эта величина составляет около 15% сечения упругого рассеяния прп этой энергии. В соответствии с этими оценками и данными, прелставленпыми на фиг. 4,1.7, сечение возбужденна при энергии 2,3 эв равно 1,2 ° 10 'а слтг. д. Возбужление молекул кислорода. Недавно Шульц и Дауэл !162) воспользовалнсь метолом электронной ловушки для изучения колебательного и электронного возбуждения молекулы О„; глубина потенциальной ямы в нх опытах составляла О,!6 в.
Из-за малой величины сечений неупругого рассеяния в кислороде прн низких энергиях двойным электростатическим анализатором, обладающим меньшей чувствительностью, но более высоким разрешением, пользоваться было нельзя. Наблюдавпшеся максимумы тока электронной ловушки объясняются возбуждением колебательных состояний молекулы кислорода с о от 1 до 8. При этом возбуждаются также лва низколежащих 1 а электронных состояния Л» и Хя при энергиях 0,98 и 1,63 зв над основньям сос.гоянием. При 0,16 эв выше порога сечения возбуждения этих двух электронных состояний равны примерно 3 ° 10 Яо и 6 ° 10-а' слат.
Но для электронных состояний выше 5 зв сечения при 0,16 зв иад порогом имеют порядок величины 10 "сма, что типично для большинства атомов и молекул. На фиг. 5.10.6 представлен график Шульца и Дауэла, иа котором сечение возбуждения (прп О,!6 зв выше порога) отложено в зависимости от колебательного квантового. числа. Точность относительных сечений ие ниже -30%, хотя абсолютные значения известны по оценкам с точностью до множителя 2. Точки на этом графике показывают, что колебательное возбуждение основного электронного состояния Х''Хя происходит пв меньшей мере ло о=4 и, вероятно, до о=9. Увеличение сечения прн о=б может быть связано с возбуждением состояния 'Ла на нулевом колебательном уровне.
Пик при о=8 обусловлен, ать возможно„возбуждением состояния Зависнмость тока электронной ловушки от энергии электронов (в интервале от 4 ло !2 зв) привелена на фкг. 5.!0.7. Наблюдаемые пики можно скоррелировать с данными по оптическому поглощению, обозначения которых даны в верхней части рисунка.
Пределы диссоциации отмечены вертикальными линиями со спектроскопическими символами, указывающими пролукты диссоциации. Начальный рост тока электронной ловушки при энергии около 4,5 эв происходит вблизи порога состояния Х„', а 'а е а йз 2„0 25 ЗО Э,Э Энергия зленхярпнп, за Фиь бдотк Эяергстнческая завнснмость сечевая возбуждения разлнчвых колебательных состояянй молекулы азота [!4!).
Сеееана хана а панах н тех же относнхеааннх еднкнпах; абеоаытнаа ыКеда пранааодьна ГЛАВА З фпцировали выбранный набор сечений и повторяли расчет, пока пе достигали хорошего согласия теоретических и экспериментальных результатов. Полученные Фростом и Фелпсом сече- цб 0 ч 5 6 7 6 3 Ю Н 12 Б Знерзггя электрона, зе Ф и г. 6.10.7. Спектр возбуухдепиз От В юпорвале зперпги электровоз от 4 до 12 зз 1161).
Укааааы ппкп ептачеекого поглопГгпна, ш1я для молекулярного водорода показаны на фиг. 5.10.8. Показанные здесь же сечении передачи импульса уже приводилнсь па фиг. 4.1.6 и повторшотся здесь для сравнения с данныип по неупругим процессам. В гл. 11, $ 5, приводятся данные о следующее увеличение имеет место у порога континуума Шу- зтМаиа — РУНГЕ, Т. Е. СОСТОЯНИЯ и ° е. Возбуждение молекулярного водорода. Фрост и Фелпс 1163) получили информацию о неупругих процессах столкновений в молекулярном водороде, анализируя экспериментальные О 1 2 3 4 5 6 7 и 8 Ю Колебателеное нпанпговое числа Ф и г.
6.106. Сечсвие возбуткдепии О, при О,16 зе выше порога и зависи- мости от колебательного квантового числа 11611. Декане били получены методом електропной лоауыкп прп езеектпапой глубпке потел- ггпалепой пмы Олене. дашгые по переносу электронов '). Опи поступали следующим образом; а) задавались набором упругих и пеупругих сечений, б) вычисляли функцию распределения электронов по энергии и коэффициенты переноса и в) сравнивали вычисленные коэффициегпы с экспериментальнь1ми вели1ипами. Затем онн моди- ') Эта работа Фроста и Фелпса по Ба была дополпепа исследоваииамп Эигельхардта и Фелпса 1164) ори более высоких зиергикх с 17е. Г1,2 8 60 '66 г ионизация и возвуждвнип элвктронным ударом 261 ионизлции и ноянкждннин илнктнонным чданом 265 3, Ма аз с у Н. 5 %.
В и г !с ор Е Н. 5.„Нес1гогйс апс) 1опк 1гпрас1 Рйспс;слепа, Ох(ого!. 1952, сЬ. 2 — 4 (пмеется перевал: Г Месса, Е. Б а рх о п, Электронпьсе и ионные столкновения, ИЛ, 1958) 4. М а ь я е у Н. 5. %., в книге «Напс(ЬпсЬ с1ег Радуя!!сэ, ВА 36, ВсгКп, 1956, 5. 307. 5. Сга бдя Л О., Ма засу Н. 5. %., в книге «Напбйпс!с 6сг РЬуь!(с», В0 37, Встйп, 1959, 5. 3!4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
