Исследование процессов пенниговской ионизации атомов инертных газов и металлов II группы резонансно-возбужденными и метастабильными атомами гелия

• Автор: Косьяненко, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.05, 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 224 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА I. Неупругие столкновения возбужденных атомов гелия с атомами инертных газов и металлов при тепловых
энергиях

1.1.Теоретические представления о реакции пеннингов

ской ионизации .

1.2.Элементы теории столкновительной ионизации резонансновозбужденными атомами .

1.3.Экспериментальные методы исследования процессов

неупругих столкновений атомных частиц.

1.4.Основные результаты исследования процессов

столкновительной ионизации в смесях гелия с другими инертными газами .

1.5 .Исследование пеннинговской ионизации атомов металлов возбужденными атомами гелия. Основные результаты .
ГЛАВА П. Методика эксперимента. Экспериментальная установка
2.1.Формирование заселенности уровней в слабоионизованной плазме низкого давления в смесях гелия с
легкоионизуемыми примесями
2.2.Экспериментальная установка.
2.3.Методы обработки 1фивых после свечения и точность определения констант скорости реакций. . .6 ГЛАВА Ш. Измерение полных констант скорости реакций пеннинговской ионизации в смесях гелия с тяжелыми инертными газами. Результаты экспериментов и их обсуждение .III
3.1. Экспериментальные условия. Измерение вероятности радиационного перехода Не 2
Не 2 XI III
3.2. Механизм тушения атомов 2 Р. и Не 2i атомами примеси. Измерение констант скорости и средних сечений пеннинговской ионизации атомов
Аг , Кг и .
3.3. Измерение констант скорости пеннинговской ионизации атомов А г , Кг,Хв при столкновениях
с атомами Не2 3
3.4. Сравнение экспериментальных результатов с теорией .
ГЛАВА . Измерение констант скорости реакций пеннинговской ионизации в смесях гелия с парами металлов П группы. Результаты экспериментов и их
обсуждение.
4.1. Типичные экспериментальные условия
4.2. Результаты измерений констант скорости и средних сечений столкнонительной ионизации в системе
4.3. Обсуждение результатов эксперимента
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Е полная энергия взаимодействующей системы, Ек и Е оо кинетическая энергия относительного движения атомов до и после ионизации при , кинетическая энергия свободного электрона. До столкновения Ек 0. В зависимости от того, при каком мзжъядерном расстоянии произошел переход, кинетическая энергия ядер может оказаться как положительной т. Обозначив Е0 разность потенциальных энергий атомных частиц до и после столкновения при пеннинговской ионизации, т. Ек 0, если Е0 Екоо 1. Екоо 0, если Ео ЕкС 1. При реакциях 1. Отметим, что в рассматриваемом приближении не учитывается взаимодействие терма АВХ с другими возбужденными ионными и автоионизациоиными состояниями, т. АВ и АВ считаются изолированными. В общем случае расчет сечения пеннинговской ионизации должен проводиться с учетом возможности обрагзований промежуточных состояний, например, комплекса АВ, I. Ва2 Ав2 В е0 , 1. I и 2 обозначены электроны, принадлежащие в исходной квазимолекуле атомам А и В0 соответственно. Результаты расчвта сечений, выполненного в дипольдипольном приближении 0 для столкновения метастабильных частиц с нормальными 1. Следует отметить, что расчеты эффективных сечений взаимодействия для более сложных систем удается выполнить, вводя некоторые априорные предположения о виде функций , V Я, ГЮ, что сделано, например, в 9 для системы Не,Аг. Другой возможный путь заключается в привлечении дополнительной информации из данных эксперимента о спектре испущенных электронов или о характере упругого рассеяния сталкивающихся частиц. Такой метод применен в работах 5,4 для системы е2,
Рассмотрим качественно зависимость сечения пеннинговской ионизации ПИ метастабильными атомами 1. Рс СГъаЛ. Рс вероятность ионизации взаимодействующих атомов, статистический множитель, учитывающий сохранение полного спина системы при столкновении. Соотношение 1. Я выполняется, например, для системы Не2,3 11 д, К, энергия связи квазимолекул для которых порядка 0,3 эБ 2,2. Если предположить, что между сталкивающи
Рисунок 3. Зависимость сечения пеннинговской ионизации 1. Е, . У, Ек 5 . ПИ 1. В результате притяжения происходит захват сталкивающихся атомов и их сближение до области межъядерных расстояний, в которой начинается перекрытие внутренних электронных оболочек. Действие сил отталкивания приводит к остановке частиц и движению в обратном направлении, время взаимодействия при этом увеличивается, и переходы происходят преимущественно при малых межъядерных расстояниях 1 т1п. Следовательно, при всех параметрах удара захв НР0 ионизации осуществляется при захвате частиц в потенциале притяжения. При р р захв взаимодействие между атомами, приводящее к ионизации, слабое, так что эта область прицельных параметров не вносит заметного вклада в сечение . Более общее выражение для сечения реакции 1. Г 1. Очевидно, что сечение определяется двумя разнонаправленными величинами отношение о у уменьшается с ростом V, а величина Г И о растет вследствие уменьшания о. СО или Д2 3,5 при тепловых скоростях. ГЮ ГЯ сопз при 1. Поэтому при высоких скоростях зависимость сечения реакции 1. На рис. З показана качественная зависимость сечения ПИ от относительной скорости частиц. При больших кинетических энергиях возможно отступление от приведенной зависимости, т. В 2,2. Механизм столкновительной ионизации резонансновозбужденными атомами 1. Не0 в02 Иео0 В е 2 1. Существенным оказывается то, что между резонансновозбужденным и основным состояними имеется разрешенный оптический переход. Поэтому при теоретическом описании б8,4,5,6,6 возможно использовать модель, в которой излучаемый виртуальный резонансный фотон поглощается при столкнонительном взаимодействии двух частиц с последующей фотоионизацией партнера по столкновению. Характерно, как показано в работе б8,что ионизация происходит на больших по сравнению с атомными размерами расстояниях между частицами. Движение взаимодействующих атомов при этом происходит практически по прямолинейным траекториям. На таких расстояниях основной вклад в потенциальную энергию вносит дипольдипольное взаимодействие . I.I9
Решая I.