Эффективность возбуждения вращательных и колебательных состояний молекул двухатомных газов

• Автор: Лондер, Яков Исаакович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 c. : ил

ГЛАВА I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И МЕТОДИКА

ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

§ 1-1. Баланс энергии в газе и возможность экспериментального определения эффективности возбуждения вращательных и колебательных состояний молекул в электрическом разряде в молекулярных газах

§ 1-2. Оценка величины тепловых потерь через

стенки газоразрядной камеры

§ 1-3. Методика обработки экспериментальных

данных

Выводы к главе I

Глава II. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ

ИЗМЕРЕНИЙ

§ 2-1. Общее описание конструкции установки и

источников питания
§ 2-2. Конструкция разрядной камеры
§ 2-3. Методика измерения давления быстродействующим тензодатчиком
§ 2-4. Методика проведения эксперимента
ГЛАВА III. НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯД В УСЛОВИЯХ НЕОДНОРОДНОЙ
ИОНИЗАЦИИ
§ 3-1. Ионизация газа пучком быстрых электронов
§ 3-2. Экспериментальное определение скорости
ионизации

§ 3-3. Катодное падение потенциала несамостоятельного тлеющего разряда
§ 3-4. Анодное падение потенциала в несамостоятельном разряде
§ 3-5. Экспериментальное изучение распределения
потенциала в межэлектродном промежутке
§ 3-6. Распределение электрического поля и потенциала в межэлектродном промежутке в условиях неоднородной ионизации
Выводы к главе Ш
ГЛАВА 17. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЕЙ
КОЛЕБАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
§ 4-1. Эффективность возбуждения колебательных
степеней свободы молекул в азоте
§ 4-2. Эффективность возбуждения колебательных и вращательных степеней свободы молекул
в окиси углерода
§ 4-3. Эффективность возбуждения колебательных и вращательных степеней свободы молекул
в водороде
§ 4-4. Характерное время релаксации колебательной энергии
§ 4-5. Баланс заряженных частиц в несамостоятельном разряде в кислороде
§ 4-6. "Быстрый" нагрев в кислороде
Выводы к главе 17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЖТЕРАТ7РА

ВВЕДЕЖЕ
В связи с широким развитием работ по газовым лазерам, плаз-мохимии и физике атмосферы особый интерес проявляется к изучению электрических разрядов в молекулярных газах, и, в частности, к изучению каналов, по которым распределяется энергия, вкладываемая в такой разряд. Важная для практических целей особенность разряда в молекулярных газах связана с тем, что в широкой области электрических параметров значительная часть вводимой в разряд энергии расходуется на возбуждение молекулярных колебаний. В результате газ в таком разряде находится в неравновесном состоянии. Основные особенности его поведения определяются тем, что характерное время обмена энергией между поступательными и колебательными степенями свободы молекул обычно много больше, чем время установления равновесия внутри колебательной степени свободы. Поэтому в случае, если скорость подведения энергии к молекулярному газу достаточно велика, так что эта энергия не успевает равномерно распределиться между всеми степенями свободы молекулы, возможно квазистационар-ное состояние молекулярного газа, в котором различные степени свободы характеризуются разными температурами.
В неравновесных условиях распределение колебательно-возбужденных молекул по колебательным уровням не является больцманов-ским /I/, поэтому понятие колебательной температуры в известной мере условно и используется лишь как мера энергии, запасенной в колебательных состояниях молекул. Это же замечание касается и других неравновесно-возбужденных степеней свободы.
В неравновесных условиях благодаря быстрому обмену энергией между поступательными и вращательными степенями свободы соответствующие температуры обычно совпадают. В то же время температура,

мембраны, служившей, чувствительным элементом датчика. На мембрану были наклеены два тензорезистора, образующие совместно с резисторами мостовую схему (рис. 2). В одну диагональ моста
включается источник питания тензодатчика, с другой диагонали снимается сигнал разбаланса. Сопротивление ненагруженных тензорезис-торов составляет 200 Ом, рабочий ток через них 10 мА. Датчик был вакуумно-плотно укреплен в стенке разрядной камеры. Во время эксперимента происходит нагрев газа в разрядной камере, давление увеличивается и на выходе предварительно уравновешенного моста появляется сигнал разбаланса, пропорциональный этому увеличению давления. Подробно теория тензометрических мостов рассматривается в /31/.
Для повышения чувствительности измерительного тракта сигнал разбаланса мостовой схемы подается на предусилитель, собранный по схеме дифференциального усилителя на интегральной микросхеме К198УТ1А. Коэффициент усиления предусилителя по напряжению составляет 80*100. Сигнал с выхода усилителя подается на дифференциальный вход "запоминающего" осциллографа С8-2. Максимальная чувствительность измерительного тракта, пересчитанная к экрану осциллографа, составляла ^0,5 тор/мм, что позволяло уверенно регистрировать изменение температуры газа в единицы градусов.
Следует отметить, что при наладке измерительной схемы на борьбу с помехами пришлось обратить самое серьезное внимание, поскольку измерение микровольтных сигналов с датчика происходило в условиях коммутации мощных источников питания электронной пушки и разряда, создававших значительные помехи. Помехи проникали в измерительную схему по "земляным” и сетевым цепям, а также через паразитные емкостные связи. Поэтому пришлось провести тщательную