1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 60
Текст из файла (страница 60)
67.10. Анализ по заряду ионов аргонл, иснытаншнх неиия с атомами аргона. По оси ораииат отклалываетса процентное солержанне быстрых иогюв состоании, но осн абсцасс-угол расееани» налетающих частиц !в коорЖнат). неупругие столкновения тяжслых чАстиц гкенных на фиг.
б.7.10. В их модели считается, что реакция срыва происходит в две стадии. На первой стадии, когда электронные оболочки двух сталкивающихся частиц проносятся друг через друга, известная часть кинетической энергии поступательного движения атомов передав~си их внутренним степеням свободы благодаря механизму, напоминающему трение. На второй стадии эта переданная энергия, аналогичная тепловой О, град а, глад Рд 20 За !о го зо гбаа оаа 600 о 50 ВО 70 60 50 ЗО ВО 70 бо 50 В, град В.
град Ф н г. 6.7.!1. Зависимость средней потери энергии У'л от угла рассеяния В частиц отдачи нри энергии бомблрдирующих частиц, равной 60 и 100 мэв. Угол расселина бомбарлирующих частиц б указан н верхней части графика. У аравого конца калмой кривой указываетса ставень иокнзацни частнюа-мишени. виана, что потере ввергни налетающих частиц увеличиваетс» с рОстан ввергни езаимолействнз и с уменьшением угла отлачн !Нб!.
энергии, статистически распределяется среди электронов. Вероятность того, что какое-нибудь данное число электронов приобретет энергию, превышающую энергию ионизации, непосредственно вычисляется статистическими методами. Тем самым находится зависимость вероятности того, что конечные про.
дукты окажутся в различных состояниях ионизации от парамет. ров столкновения. Этот механизм испускания электрона аналогичен механизму испарения молекулы из нагретой жидкости. Такой же подход использовал Хастед !2121 при расчетах энер. гии, передаваемой при неупругих ионна-атомных столкновениях.
На фиг. 6.7.11 представлены данные, полученные Морганом и Эверхартом 11161, о потерях энергии ионов Аг' при лобовых столкновениях с атомами аргона. Эти данные относятся только к таким редким соударениям, в которых налетающая частица ГЛАВА 6 Энергия пропюнов, нов 100 500 ШОО 2000 8000 08 07 Ц5 чг ь- 04 "оэ Дг 01 $!О' е б к б ь корость противное, 106 ем геен й 8. Диссоциация нароешь чпешпч, юасмгсен ег 88йаи рассеивается на большой угол.
В подавляющем большинстве случаев столкновений, приводящих к ионизации, из молекулы- мишени вылетает только один электрон, а налетающая частица теряет ненамного больше энергии, чем энергия однократной ионизации 0 2 й 6 8 1О Гг м16 Г8202228 с Ф и г. 6.7.12. Вычислепвое распределение электровоз, возиикающих при иоиизации газообразного пеона протонами [1%В Величина Е1гго1 — лола нлеьтроиав с внертией, превышающей величину Т, выбиваеыых с внешней оболочви атома под действием прОтоашв с внертней Е. Величина Т в электрон вольтах укавава на каждой ириной. На фиг.
6.7.12 показаны результаты вычислений Бейтса, Мак-Даниеля и Омхолта 11931, относящиеся к распределению электронов, испускаемых из атомов неона под действием быстрых протонов. Один из самгйх многообещающих подходов к решению задачи получения реакции термоядерного синтеза в контролируемых условиях заключается в создании горячей плотной плазмы путем инжекции молекулярных водородных ионов высокой энергии поперек магнитного поля в ловушку пробочной конфигурации, содержащей газообразный водород при низком давлении 12131 Если инжектируемые быстрые ионы будут захватываться в ловушку в достаточном числе и удерживаться достаточно долго, то можно получить плазму с необходимой температурой и плотностью. Но для этого нужно еще решить ряд проблем, одной из которых является проблема эффективного захвата в ловушке инжектируемых ионов.
Частицы, вылетающие извне в магнитное поле ловушки, имегот орбиты, топологически отличные от орбит частиц, действительно захваченных в НЕУПРУГИЕ СТОЛКНОВЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЧАСТИЦ 828 ловушке. Поэтому инжектированные ионы сразу же выйдут из ловушки, если только не изменить их отношения заряда к массе во время их первого оборота. Отношение е!т может измениться в результате диссоциации ионов при столкновепии Энергия часп ок нэл 10гО ЮО гОО лОО ОО 1ООО гООО ЗООО Ф М чл В1 и 0 2 б 6 6 10 Ю М 16 1д о Ф и г. 6.8.1. Полное сечение потерь иона Нг в водороде, включая реакции Нй -ьН +Н' и Нг -ь2Н'+в.
1 — лаююе Пестмы и Хамбленв; Э вЂ” данные Федерснко1 Э вЂ” лаююе Дамодврани  — данные Свитмена; б — данные Варвета; б — данные Шмнла; 1 — данные Птюовара, Тюбаева н Новикова; в — данные Гиднни," р — неопубликованные данные свнтмева. Данные оо попам дейтериа можно найти в работе 12191.
с другими частицами в ловушке или прохождения инжектируемых ионов через область сильного электрического или магнитного поля. По этой причине за последние 1О лет проводился ряд исследований диссоциации разного рода молекулярных ионов водорода, обусловленной столкновениями или наличием области сильного поля. ГЛАВА б Эксперименты по диссоциации, обусловленной столкновениями, проведены на установке, подобно той, которая использовалась при исследованиях перезарядки в области высоких зиергий (см.
ф 6, и. «а» настоящей главы). Данные, полученные 3 2 энергия иибя:ии, кяи 7020 700 200 405500 7000 2000 ЗООО 4 70-'б с; а 70 ьб ь ь 7 70 " х7-77 0 Ф и г. 6.8.2. Сечение образования протонов при диссоциации Нг в Нг в результате реакций Нгс -пН +Нб н Нг~-иН +Н++е. 7-лепные Постмы и Хамблеиа; 5 — данные Федоренко! 3 — данные дамолараиа! б — даю!ма Свптмена! 5 — данные Барнета! 5-лаюьыс Шмила! Г-да!мыс Пивовара„тюбасва и Новикова; 6 — данные Гилиии; Р— неопубликованные данные Свитмсла, многочисленными исследователями 1214- -2261, представлены на фиг.
6.8.! — 6.8.4. Естественно ожидать, что сечения диссоциация при столкновениях зависят от уровня колебательного возбуждения налетающей молекулярной частицы. Это было зксперимептально подтверждено Ривьером и Свитменом 12271 и Мак-Клюром [1191. Л1агоКЛ7ор показал, что при изменении условий в ионном источнике соотношение продуктов диссоциация первич- -!7 -и в ч м 4 ь 2 4 Б В 70 72 И 75 78 Скороеьд ь иоооии, 70агдь/ееи 5 704 2 5 4 5 7 705 г Знергия, эе Ф и г. 6.8.3. Сечение образования протонов при днссоциации ионов Н ' в Н 11191. 7-лапные Мак-Капора; 2 — ам!!пас Шмида; Э вЂ” ланвые Свитмена; а — данные Фелореюю, 6 — лепные Гилипа; 6 — ланныс Дамодарана. о ч ~ !О™ е к о7 б 70 Юа 2 3 4 5 7 Юб 2 3 знергия,ж Ф и г. 6.8.4.
Сечения образонапня различных ионов при диссоциацин ионов Нгт в На [1191. ГЛАВА З цоог о н о 8 цош нй в ° зйВвв ных ионов Нз и Нзз изменяется в пределах 20а4. Это изменение объясняется, вероятно, различием в заселенности колебательных уровней энергии этих налетающих частиц. При попадании молекулярного иона в сильное внешнее электрическое поле Е внутриатомный потенциал может изменяться ЮО Ела ЗОО яро бвп Лапряткениасюе паля, ка/см Фиг.
6.8.5. Зависимость степени диссоциация ионов Нз" от напряженности электрического поля [22Щ. Кривыс ! — ионы Ня испосревственно из источнике; кривые 2- ионы Н , нозиикзюмис прн + 2' рзсмепкенни нанон ЕГи. з. таким образом, что более веясокие колебательные уровни окажутся неустойчивыми и будет происходить диссоциация даже без всяких столкновений.
Тот же самый эффек~ может быть обусловлен эквивалентным электрическим полем Е'=УЕВ при движении частицы со скоростью ч через магнитное поле напряженностью Н. Диссоциация молекулярного водорода и ионов дейтерия в постоянных электрических и магнитных полях экспериментально изучалась Ривьером и Свитменом 1228) и Капланом и др. 1229, 2301 Некоторые данные, полученные Ривьером и Свитме- неупруГие стОлкнОВения тяжелых чАстиц ном, приводятся на фиг. 6.8.5, Теория диссоциации молекулярных ионов, а также нейтральных атомов ') рассмотрена Хискесоы [2311.
9 9. Возбуждение' ) При прохождении быстрой тяжелой частицы через весцество заметная часть ее энергии диссипируется на возбуждение атомных и молекулярных уровней частиц мишени, а иногда и самой налетающей частицы. Поэтому, определяя сечения возбуждения атомов и молекул при столкновениях тяжелых частиц, мы непосредственно получаем информацию об основных механизмах потерь энергии и воздействия на среду при прохождении быстрых тяжелых частрщ через вещество.
Особая необходимость в данных о возбуждении ощущается в исследованиях полярных сияний, поскольку никакая детальная интерпретация спектра полярных сияний невозможна без знания сечений возбуждения. Спектральные наблюдения показывают, гго во время полярных сияний в соответствующие слои атмосферы проникают протоны болыпой энергии и в спектрах большинства видов полярных сияний присутствуют линии серии Бальмера, испытывающие влияние эффекта Допплера 1235, 236).
Столкновения, приводящие к возбуждению, отличаются тем, что их можно исследовать на больших расстояниях, анализируя электромагнитное излучение, которое обычно испускается при возврагцении возбужденной частицея в основное состояние. Так, например, поток протонов в полярных сияниях можно оценить по интенсивности водородной линии, измеряемой на земле. К сожалению, до сих пор лишь немногие сечения возбуждения измерены с достаточной точностью. Измерения затрудняротся малой интенсивностью свечения, обусловленного процессами возбуждения в лабораторной камере столкновений, и сложностью абсолсотной калибровки светосилы оптической аппаратуры. а.
Экспериментальные методы исследования возбуждения. В большинстве случаев возбуждения одна из сталкивающихся частиц оказывается в обычном возбужденном состоянии, из которого правилами отбора разрешены спонтанные радиационные дипольные переходы на нижние уровни энергии. Времена жизни подобных состояний обычно не более 10-' сек, и реакции можно изучать, исследуя излучение, испускаемое при спонтанном ') Недавно опубликованы результаты нескольких экспериментальных исследований воиизапии возбужденных атомоп водорода под действием поля [232, 2331.
е) Этот параграф написав по материалаы доклада [2341, подготовленного Феном. ГЛАВА 6 ИЕУПРУГИС СТОЛКНОВЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ с>АСТИЦ распаде. Процессы, приводяецие к возбуждению метастабильных состояняй, для которых днпольное электрическое излучение запрещено, можно исследовать методами, о которых говорилось в гл. 5, 9 8 и 9. Ниже мы остановимся на технике эксперимента при регистрации электромагнитного излучения. А Камера столкновений. При пролете пучка быстрых тяжелых частиц через камеру столкновений из сталкивающихся частиц и стенок камеры может быть испущено большое число вторичных электронов. Необходимо позаботиться о том, чтобы эти электроны не вносили ошибки при исследованиях возбу>кдения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
