Кинетика диссоциации двухатомных молекул в сложных молекулярных системах с электроотрицательными газами

• Автор: Баранова, Татьяна Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 186 с. : ил.

Оглавление
Введение б

I Обзор литературы. Физическая и химическая кинетика сложной плазмы.

1.1. Общий анализ процессов при разряде в водороде. Процессы образования и гибели активных частиц.

1.1.1. Образование и гибель электронов

1.1.2. Образование и гибель ионов

1.1.3. Образование и гибель атомов водорода в основном и возбужденном состояниях

1.2. Процесс диссоциации водорода в чистом газе и сложных смесях.

1.2.1. Разложение водорода в разрядах

1.2.2. Особенности диссоциации водорода в смесях. .

1.2.3. Концентрация атомов в плазме водорода и методы

ее определения.
1.2.4. Диссоциация молекул и ее место в энергетическом балансе зарядов
1.2.5. Влияние примесей на диссоциацию молекул двухатомных газов
1.2.6. Механизм диссоциации. Сечения диссоциации молекул
1.3. Конкуренция объемных процессов и процессов рекомбинации, рекомбинация атомов на стенке.
1.3.1. Объемная рекомбинация атомов водорода.
1.3.2. Гетерогенная рекомбинация атомов водорода. .
1.3.3. О механизме гибели отрицательных ионов
1.4. Физическая химия фторсодержащей плазмы тлеющего
разряда
1.4.1. Механизм диссоциации галоидосодержащих молекул
1.4.2. ФРЭЭ и кинетические характеристики низкотемпературной плазмы во фторе
1.5. Заключение и постановка цели работы.
II Экспериментальные исследования диссоциации молекул в сложных смесях и физикохимических характеристик неравновесных систем.
2.1. Параметры экспериментальных исследований в плазме положительного столба тлеющего разряда в водороде. . .
2.2. Спектральные измерения
2.2.1. Метод относительных интенсивностей
2.2.2. Спектральная часть экспериментальной установки.
2.2.3. Вакуумная схема экспериментальной установки. .
2.3. Массспектральные измерения
2.3.1. Массспектральиый анализ
2.3.2. Массспектральная аппаратура
2.4. Измерение электрических характеристик положительного столба тлеющего разряда
2.4.1. Снятие второй производной ВАХ в плазме
2.4.2. Блоксхема экспериментальной установки но изме
рению второй производной вольтамперной характеристики.
2.5. Исследуемые газы
2.5.1. Водород.
2.5.2. Хлор
2.5.3. Вода
2.5.4. Аргон.
2.5.5. Озонкислородная смесь
2.6. Прямая задача кинетики в плазме водорода и ее числено решение в самосогласованном виде
2.6.1. Решение кинетического уравнения Больцмана методом итераций
2.6.2. Выбор сечений элементарных процессов для расчета ФРЭЭ.
2.6.3. Элементарные процессы в газоразрядной плазме
водорода
2.7. Погрешности измерений и расчетов.
2.7.1. Зондовые измерения
2.7.2. Спектральные измерения
2.7.3. Достоверность расчетных методов.
III Закономерности и особенности образования и гибели атомов водорода в неравновесной плазме пониженного давления в смесях водорода с инертными и молекулярными газами
3.1. Влияние условий разряда на излучение положительного столба тлеющего разряда в водороде
3.1.1. Анализ излучения разряда в водороде с целыо его
использования для определения концентраций и степени диссоциации активных частиц.
3.1.2. Влияние условий разряда на интенсивность излучения атомарных линий при разряде в водороде. .
3.1.3. Влияние состава плазмообразующей смеси на интенсивность излучения атомарных линий водорода
в смеси Нг Аг.
3.1.4. Влияние состава илазмообразующей смеси на интенсивность излучения атомарных линий водорода
в смесях Нг Н2О и Н2 С
3.1.5. Влияние состава плазмообразующей смеси на интенсивность излучения атомарных линий водорода
в смесях Н2 О2 4 Оз
3.2. Определение концентрации атомов водорода и степени диссоциации молекул водорода в водородном разряде. . .
3.2.1. Использование излучения разряда для определения
концентрации атомов водорода методом актинометрии и обоснование методики.
3.2.2. Экспериментальное определение концентрации и степени диссоциации молекул водорода в плазме водорода
3.2.3. Экспериментальное определение концентрации и степени диссоциации молекул водорода в плазме водорода с добавками электроотрицательных газов.
3.3. Влияние электрофизических параметров плазмы на процесс диссоциации молекул водорода в сложных смесях. .
3.3.1. Влияние добавок хлора на пространственное изменение функций распределения энергий электронов и электрических характеристик положительного столба тлеющего разряда в водороде
3.3.2. Влияние примеси паров воды на скорости элементарных процессов и процессы переноса в положительном столбе тлеющего разряда в водороде. . .
3.3.3. Влияние примеси хлора на скорости элементарных процессов и процессы переноса в положительном столбе тлеющего разряда в водороде
3.4. Заключение
IV Физические параметры и элементарные процессы в плазме смесей благородных газов с электроотрицательными в энергонапряженных системах
4.1. Изменение физических параметров плазмы в электроположительных и электроотрицательных газах
4.2. Изменение физических параметров и физическая кинетика в смесях благородных газов с фтором
4.3. Состав и деэлектронизационные свойства в смесях благородных газов с фтором.
4.4. Заключение
Выводы
Литература


Достоверность результатов обеспечивалась анализом величин ошибок экспериментальных методик, согласием экспериментальных результатов независимых методик, совместным применением теоретических, численных и экспериментальных исследований, высокоточной аппаратурой, тщательно отработанной методикой и широкой апробацией работы на многочисленных конференциях. Практическая ценность работы. Полученные результаты могут быть использованы в качестве исходных для дальнейших исследований в области изучения процессов гибели атомов водорода в плазме Нг в смесях с различными инертными и молекулярными электроотрицательными добавками, а также при оптимизации процессов и построении математических моделей плазмы различного состава. Результаты работы могут быть полезны при моделировании процессов озонообразования в ионосфере Земли. Апробация работы и публикации. Молекулярная физика неравновесных систем Иваново, , на IX Международном симпозиуме Тонкие пленки в электронике Иваново, 8, на юбилейной научной конференции Ивановского государственного университета лет ИвГУ Иваново, , на I Всероссийской научной конференции Молекулярная физика неравновесных систем Иваново, , а также на ежегодных научнотехнических конференциях ИвГУ в годах. По материалам диссертации опубликовано печатных работы, в том числе 2 статьи. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Общий объем диссертации 6 страниц, рисунков , таблиц . Библиография включает 8 наименований. Глава I. Обзор литературы. Физическая и химическая кинетика сложной плазмы. Общий анализ процессов при разряде в водороде. Образование тот или иного сорта частиц в газовом разряде и их гибель могут происходить в результате столкновений частиц с электронами, друг с другом и стенкой, ограничивающей объем зоны разряда. В плазме газового разряда присутствуют следующие частицы электроны, положительные и отрицательные ионы, свободные атомы и молекулы в различных возбужденных состояниях 7. Так как энергия электронов значительно превышает энергию тяжелых частиц молекул, атомов, ионов, то основную роль при формировании состава газовой фазы разряда должны играть процессы при электронных ударах. Образование и гибель электронов. Н2 Н е Н2 Н 2е Н е Н2е
1. НН Н2е Н2и 2, . Н2и2 Не
1. Известно , что отрыв слабосвязанного электрона от отрицательного иона для Н е 0, эВ возможен при столкновениях с колебательновозбужденными частицами. В данном случае энергетически допустим и наиболее быстр процесс 1. Для нахождения его констант скоростей можно воспользоваться импульсным приближением , которое справедливо в случае, когда расстояние от ядра до слабосвязанного электрона много больше размера атома, т. Энергия связи электрона в Н того же порядка, что и в О и 1, и 0, эВ, поэтому использование импульсного приближения для Н оправдано. Согласно в рамках импульсного приближения константы процесса 1. Н2 с волновой функцией в импульсном представлении слабосвязанного электрона в отрицательном ионе Н . Н е Н , к 3 4 с
1. Константы скорости реакций 1 взяты из . Скорость вышеуказанных процессов определяется диффузией или амбиполярной диффузией частиц на стенку. Учет ионов в ток проводимости прове ли авторы работы . По их мнению скорость диффузионной гибели электронов существенна. Основными ионами, которые образуются в тлеющем разряде в водороде при небольших вкладываемых мощностях, являются ионы Н 1 и Н2, образующиеся при ионизации молекул и атомов водорода прямым электронным ударом 7,. В водородной плазме могут присутствовать, хотя и в меньших количествах, ионы Нз. Образование и гибель ионов. Н1 еН 2е,
1. У 4 4 2 1. Н2 4 . У Нз 4 Н , 1. Н,2Р 4 е Нн 4 2е , 1. У Н2 1. Н4е Н 1. Н у стенка 1. У стенка 1. У стенка . Н2 еН Н е 1. Н2Х,г 0 е е Н1вНп 2 1. Н2х,г 0е е ННп 3 1. Н,2Р Н Ни , 1. И,2Р Н2 Н Н Н , 1. Н Н2Н Н. Н2 1. Н е 4 Н 2е 1. Н е Н,2Р е, 1. Не Н,ЗР,3 е 1. Еты эВ, Епог ,1 эВ. Н е 4 Н2Р е, 1. Н е 4 Н, ЗР, е 1. Н2х, 0 е е ННп 2 1. Н2х,е 0е е ННп 3 . Гибель возбужденных атомов водорода может быть как гомогенной, так и гетерогенной. Н,2Ре Не 1. Н,2Ре Н, ЗР, ЗР е, 1.