Изучение процессов возбуждения при столкновениях атомов аргона низких энергий

Когочев, Антон Юрьевич

Изучение процессов возбуждения при столкновениях атомов аргона низких энергий тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

Когочев, Антон Юрьевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Петрозаводск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2013 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Изучение процессов возбуждения при столкновениях атомов аргона низких энергий»

Автореферат диссертации на тему "Изучение процессов возбуждения при столкновениях атомов аргона низких энергий"

На правах рукописи

Когочев Антон Юрьевич

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ АТОМОВ АРГОНА НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ

Специальность 01.04.04 - физическая электроника

5 ДЕК 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

005542157

Петрозаводск - 2013

005542157

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении Высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Сысун Валерий Иванович, доктор физико-математических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», заведующий кафедрой электроники и электроэнергетики

Рабинович Александр Львович, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, ФГБУН «Институт биологии Карельского научного центра российской академии наук», главный научный сотрудник Лаборатории экологической биохимии ИБ КарНЦ РАН

Трухачева Валентина Александровна, кандидат физико-математических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», доцент кафедры общей физики

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчева РАН (ИНХС РАН), г. Москва

Защита состоится «■?£*» ^¿¿^кИ 2013 г. часов ¿¿''минут на заседании диссертационного сов ей Д 212.190.06 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении Высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет» по адресу: 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Петрозаводского государственного университета.

Автореферат разослан «#г}> НеХС/^Р

2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.ф.-м.н., доцент

В. Б. Пикулев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

Столкновения атомов аргона, как с легкими, так и с тяжёлыми частицами являются объектом многочисленных экспериментальных и теоретических исследований. Однако до сих пор наименее изученной остаётся область низких энергий в симметричных столкновениях, то есть область таких энергий соударения частиц, в которой относительная скорость сталкивающихся атомов много меньше скорости атомных электронов. В данной области энергий практически отсутствуют количественные данные об эффективности различных каналов изменения внутренней энергии взаимодействующих частиц, мало исследованы механизмы заселения возбужденных состояний, отсутствуют количественные данные о полных и дифференциальных сечениях возбуждения уровней Аг I с главным квантовым числом п > 4 и их зависимости от энергии сталкивающихся частиц, практически нет данных о поляризации возбуждаемого излучения, нет теоретических моделей, адекватно интерпретирующих наблюдаемые закономерности. Уточнение представлений о взаимодействии атомов аргона низких энергий необходимо для развития физики плазмы, ее различных приложений, а также представляет значительный интерес для квантовой теории рассеяния и теории строения атома.

Степень разработанности проблемы

Неупругие столкновения между атомами Аг низких энергий исследовались с различных точек зрения. В ранних работах основное внимание уделялось процессам ионизации [1-3]. Более поздние работы посвящены процессам возбуждения при парных столкновениях атомов аргона [4-7].

Цель и задачи диссертационного исследования

Цель диссертации - экспериментальное исследование процессов возбуждения уровней Аг I при столкновениях атомов аргона в основном состоянии с аргоновой мишенью в диапазоне энергий соударения от порога до 500 эВ (с. ц. м.), в условиях, соответствующих применимости адиабатического приближения.

Основные задачи диссертационного исследования:

1. Экспериментальное измерение абсолютных сечений и изучение механизмов возбуждения атомных состояний аргона в интервале главных квантовых чисел от 4 до 6 в указанной области энергий;

2. Исследование поведения сечений возбуждения в сериях в зависимости от главного квантового числа;

3. Измерение поляризации излучения атомов в зависимости от энергии налетающих частиц.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:

1. Проведены систематические измерения абсолютных сечений возбуждения атома аргона в интервале главных квантовых чисел от 4 до 6 в указанной области энергий столкновения;

2. Исследовано поведение сечений возбуждения в сериях в зависимости от главного квантового числа;

3. Изучена поляризация излучения атомов в зависимости от энергии налетающих частиц;

4. Для ряда уровней предложен вероятный механизм заселения.

Теоретическая и практическая значимость

Получены новые важные количественные характеристики эффективности различных каналов неупругого рассеяния атомов аргона, расчет которых в настоящее время недоступен для теории.

Результаты работы дают новые сведения для баз данных по характеристикам атомных процессов, в частности, о поведении сечений возбуждения тяжелых частиц в сериях в зависимости от главного квантового числа, о полных сечениях возбуждения уровней атомов аргона с главным квантовым числом п > 4 и их зависимости от энергии сталкивающихся частиц, о поляризации возбуждаемого излучения.

Эти данные необходимы для развития представлений о столкновениях многоэлектронных атомов, механизмах заселения возбужденных состояний, а также влиянии атомной массы и числа электронов на процессы изменения внутренней энергии налетающих частиц.

Методология и методы исследования

Экспериментальное исследование процессов возбуждения атомных состояний при взаимодействии пучка быстрых атомов аргона с газовой мишенью в условиях парных столкновений выполнено методами оптической спектроскопии.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Результаты измерений сечений возбуждения спектральных линий, составляющих серии переходов (4<л<6): [1/2] ° — ир'[1/2]0, 45[3/2]1°- ир[1/2]0, 4з[3/2]°- ир[5/2]3, 4з'[1/2]°- яр'[3/2],, 4з[3/2]°- ир[5/2]2, 4з'[1/2]°- ир'[1/2]„ 4б[3/2]°- ир[3/2],, 4з[3/2]°-ир[3/2] 2 - при энергии столкновения 450 эВ.

2. Результаты измерений функций возбуждения 4р[3/2]2-, 4р'[3/2],-, 4р'[1/2],- и 4р'[3/2]2 -уровней Аг I в диапазоне энергий столкновения от порога до 500 эВ (с. ц. м.).

3. Результаты измерений функций поляризации излучения 4s[3/2] ° — 4р[3/2]2- и 4s[3/2]°2-4p'[l/2]1-переходов Ar I в диапазоне энергий столкновения от порога до 500 эВ (с.ц.м.).

4. Зависимость сечений возбуждения от главного квантового числа: сг(п) ~ п где а характеризует сериальную зависимость и при энергии столкновения 450 эВ изменяется в интервале от 12 до 17. Положение о том, что с увеличением атомной массы и числа электронов сталкивающихся атомов величина а при малых п возрастает.

5. Механизм заселения 4р'[1/2]г и 4р[3/2]2-уровней атома аргона.

Апробация результатов исследования осуществлена в публикациях, докладах и выступлениях на следующих конференциях:

• Семнадцатой (XVII) Всероссийской научной конференция студентов-физиков и молодых ученых, 25 марта-1 апреля 2011 г., г. Екатеринбург;

• Всероссийской (с международным участием) конференции по физике низкотемпературной плазмы (ФНТП-2011), 21-27 июня 2011 г., г. Петрозаводск;

• Третьей международной конференции «Current Developments in Atomic, Molecular, Optical and Nano Physics» (CDAMOP 2011, 14th -16th December 2011, Delhi University, Delhi, India);

• XIX Международной конференции "Gas Discharges and Their Applications" (GD 2012, 2nd -9th September 2012, Beijing, China).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 работ, достаточно полно отражающих ее материалы. В том числе 1 публикация в журнале из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка литературы. Содержит 94 страницы, 43 рисунка, 11 таблиц. Список литературы содержит 76 наименований.

Соответствие Паспорту номенклатуры специальностей

Содержание диссертационной работы соответствует научной специальности 01.04.04 - Физическая электроника Паспорта номенклатуры специальностей научных работников (физико-математические науки).

Основное содержание работы

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, сформулирована цель работы, отмечены основные вопросы, которым в работе уделялось наибольшее внимание.

В первой главе рассмотрены основные результаты экспериментального и теоретического исследования процессов возбуждения и ионизации при столкновениях атомов аргона в основном состоянии в диапазоне энергий соударения от порога до нескольких кэВ. Основное внимание уделено механизмам процессов и возможным каналам реакций. При интерпретации неупругого взаимодействия использовалась квазимолекулярная модель атомных столкновений.

Из приведенных данных видно, что достаточно полно изучены каналы неупругого рассеяния, доступные для методов времяпролетной спектрометрии (ионизация, возбуждение резонансных и метастабильных состояний). Однако для состояний с п > 4 имеются лишь единичные экспериментальные данные, не позволяющие детализировать физическую картину взаимодействия частиц.

Во второй главе описана методика измерения сечений возбуждения атомных уровней при столкновениях тяжелых частиц,

проанализированы факторы, влияющие на достоверность получаемых сечений, а также сделана оценка систематической погрешности измерений. Кроме того, рассмотрена автоматизированная установка для исследования процессов возбуждения при атом-атомных столкновениях. Приводятся основные характеристики и параметры экспериментальной установки. Обсуждена схема измерительно-вычислительного комплекса, структура программного обеспечения.

Суть методики измерения сечений состоит в следующем.

Сечения возбуждения атомных уровней определяются по излучению, возбуждаемому при взаимодействии пучка быстрых частиц с газовой мишенью [8].

Непосредственно в эксперименте измерялись сечения возбуждения спектральных линий. Сечение возбуждения спектральной линии ai} определяется по числу фотонов, испущенных атомами при переходе с /-го нау'-й уровень в области наблюдения.

Соотношение между сечением возбуждения спектральной линии и сечением возбуждения уровня, с которым эта линия связана, определяется уравнением баланса заселения и опустошения данного уровня.

Определение сечения возбуждения спектральной линии сводится к измерению абсолютной интенсивности линии, плотности потока налетающих частиц и плотности атомов мишени.

Экспериментальная установка позволяет методами оптической спектроскопии определять полные сечения возбуждения спектральных линий, поляризацию излучения сталкивающихся частиц, а также исследовать возбуждаемый спектр при взаимодействии пучка быстрых атомов и ионов с газовой мишенью в условиях парных столкновений. Спектральный диапазон установки — от 316 до 850 нм. Структурная схема экспериментальной установки представлена на рисунке 1.

В состав установки входят: источник ионов и быстрых атомов 1, камера перезарядки ионов 2, газовая мишень 3, детектор быстрых частиц 4 и система регистрации оптического излучения 5, автоматизированный измерительно-вычислительный комплекс на базе персонального компьютера и программно-управляемой системы КАМАК [9], а также вакуумная система.

Плотность потока быстрых атомов аргона в камере столкновений достигала 1014 част/(м2*с). Угловая расходимость пучка составляла ср. Давление остаточного газа в камере

столкновений не превышало 2-Ю"5 Па. В обезгаженном источнике ионов при токе прямонакального катода 40-42 А давление остаточного газа не превышало 3 • 10~3 Па.

Излучение возбужденных атомов из камеры столкновений с помощью кварцевого конденсора фокусировалось на входную щель монохроматора МДР-2 (обратная линейная дисперсия в первом порядке дифракции - 4 нм/мм (решетка 600 штр/мм), относительное отверстие - 1:2.5 и рабочий диапазон длин волн - 0.3-1.1 мкм, нестандартный редуктор). Оптическая ось конденсора была перпендикулярна пучку быстрых частиц. Анализ поляризации

излучения осуществлялся с помощью призмы Глана - Томсона. Для устранения влияния поляризующего действия монохроматора использовались четвертьволновые компенсаторы. Оптическое излучение регистрировалось фотоэлектронным умножителем ФЭУ-106 в режиме счета фотонов. Скорость счета определялась с учетом мертвого времени регистрирующей системы. Максимальная спектральная чувствительность системы регистрации на длине волны 455 нм достигала 2.1-10"2 имп/фот.

Для эксперимента был разработан комплект программ, который включает серверное программное обеспечение для работы с аппаратурой КАМАК, библиотеку методов для управления функциональными модулями экспериментальной установки, а также клиентское программное обеспечение для измерения сечений возбуждения спектральных линий, измерения спектров излучения атомных частиц, определения абсолютной спектральной чувствительности системы регистрации, градуировки дифракционного монохроматора по длинам волн и измерения коэффициентов вторичной электронной эмиссии с поверхности детектора под действием быстрых атомов.

Программное обеспечение комплекса написано на языке высокого уровня Java и используется для проведения эксперимента в режиме реального времени в среде операционной системы ОС Windows (а также совместимых с ней).

В работе показано, что сечения возбуждения спектральных линий с уровней с п = 4 зависят от давления газа-мишени лишь при давлениях, больших 4-10"1 Па. Поэтому в качестве рабочего был выбран диапазон давлений от 3 ■ 10-2 до 4-Ю-1 Па. В каждом конкретном случае давление газа-мишени определялось исходя из заданной погрешности измеряемого сечения при разумном времени накопления счетного сигнала.

При измерении поляризации излучения давление газа-мишени варьировалось от 5-10~2 до 3.5 - Ю-1 Па.

Систематическая погрешность измерения сечений возбуждения, включающая погрешность определения абсолютной чувствительности спектрометрической системы, погрешность измерения давления газа-мишени в камере столкновений и погрешность определения интенсивности атомного пучка, могла достигать 50 % (максимальная оценка погрешности; Р = 95 %). Случайная погрешность в основном определялась временем накопления счетного сигнала и флуктуациями интенсивности атомного пучка. В диапазоне энергий быстрых частиц от 300 до 1000 эВ она не превышала 5-10 % (с вероятностью 95 %).

В третьей главе приведены результаты исследования процессов возбуждения Ar I при взаимодействии атомов аргона в основном состоянии в диапазоне энергий столкновения от порога до 500 эВ (с. ц. м.).

В диапазоне длин волн от 316 до 850 нм были измерены спектры излучения атомов Arl при энергии столкновения 450 эВ. Всего было зарегистрировано 60 спектральных линий, принадлежащих атому Ar I главным образом обусловленных переходами с уровней с главным квантовым числом от 3 до 8. Все измерения выполнены в условиях однократных столкновений.

В таблицах 1-4 приведены относительные значения сечений возбуждения спектральных линий, образующих серии в зависимости от значения главного квантового числа.

Случайная погрешность измерения сечений в зависимости от главного квантового числа варьировалась от 5 % при п = 4 до 20 % при п = 6 (с вероятностью 95 %).

Таблица 1. Сечения возбуждения спектральных линий для 4s'[1/2] °-ир'[1/2] 0-переходов Ar I при энергии столкновений 450 эВ.

п Л, нм сг,у, отн. ед.

4 750.38 1.3-10"1

5 425.93 8.9-10~3

6 364.98 1.1 10"3

Таблица 2. Сечения возбуждения спектральных линий для 4э[3/2]пр[1/2] 0 *- и 4з[3/2]° - пр[5/2] 3 * *-переходов Аг1 при энергии столкновений 450 эВ.

п Я*, нм 1** Я , нм 2сгу, отн. ед.

4 751.46 811.53 1.8

5 419.83 420.06 1.2-10-2

6 360.65 356.76 2.2-Ю-3

Таблица 3. Сечения возбуждения спектральных линий доя 4з'[1/2] ир'[3/2], *- и 4б[3/2] ир[5/2] г **-переходов Аг1 при энергии столкновений 450 эВ.

п нм X", нм Еот,, отн. ед.

4 794.81 801.47 8.8-10"1

5 419.10 419.07 6.6-10"3

6 374.37 356.42 1.5-Ю-3

Таблица 4. Сечения возбуждения спектральных линий для 4з'[1/2] пр'[1/2]] *-, 4б[3/2]° — пр[3/2], *и 4з[3/2]°-пр[3/2]2***-переходов Аг I при энергии столкновений 450 эВ

п Я*, нм 1** Я , нм Я , нм Ест,,, отн. ед.

4 772.42 772.37 763.51 1.0

5 418.18 416.41 415.85 1.7-Ю-2

6 356.32 355.60 355.43 3.4-Ю-3

Известно [10], что при взаимодействии атомных частиц типа А+В—+А + В*(п) и фиксированной энергии столкновения сечения возбуждения уровней атомной частицы для каждой серии

а(п) ~ п3

Однако, как показала обработка данных табл. 1-4 методом наименьших квадратов, сечения возбуждения не описываются этой зависимостью. Оказалось, что при фиксированной энергии соударения сечения возбуждения линий Аг I в сериях зависят от главного квантового числа следующим образом:

ф) ~ п

где а характеризует сериальную зависимость и изменяется в интервале от 12 до 17. В таблице 5 представлены значения а как параметра аппроксимирующих зависимость 1п а{п) прямых для интервала главных квантовых чисел от 4 до 6. Большой доверительный интервал свидетельствует лишь о том, что кривая 1п а(п) отличается от прямой линии.

Таблица 5. Зависимость сечений возбуждения спектральных линий в сериях АгІ от главного квантового числа при энергии столкновения 450 эВ

Переходы а

4з'[1/2]?-«р'[1/2]0 12+1

4з'[1/2]ир'[1/2],, 4з[3/2] ир[3/2],, 4з[3/2] ир[3/2] 2 14±3

4БЧ1/2]«р'[3/2],, 4з[3/2]°2-«р[5/2] 2 16±3

4б[3/2] пр [1/2] 0, 4б[3/2] 2 - лр[5/2], 17+3

На рисунке 2 показано поведение сечений возбуждения в сериях для 21 Б-и'Р-переходов Не I (а), Зб[3/2] лр[3/2], -переходов Ые I (Ъ) и 4б'[1/2] «р'[3/2], - и 4э[3/2] °- ир[5/2] 2 -переходов Аг1 (с) при

энергии столкновений 450 эВ. Из рисунка видно, как увеличивается наклон кривой 1п о{п) при переходе от Не к Аг, и, следовательно, возрастает значение а.

а, см

Рисунок 2 - Сечения возбуждения в сериях для 218-л1Р-переходов Не I (а), Зв[3/2] ир[3/2], -переходов Ые I (Ъ) и 4в'[1/2] ир'[3/2], - и

4э[3/2] °- ир[5/2] 2 -переходов Аг I (с) при энергии столкновений 450 эВ

Сечения возбуждения 4р[3/2] 2 -, 4р'[3/2],-, 4р'[1/2],- и 4р'[3/2] г -уровней Аг I и функции поляризации для 4б[3/2] 2 - 4р[3/2] 2 -и 4в[3/2] 4р'[1/2], -переходов в диапазоне энергий столкновения от

порога до 500 эВ (в системе центра масс) приведены на рисунках 3 -6.

Систематическая погрешность (с учетом погрешности измерения спектральной чувствительности, погрешности определения коэффициента вторичной электронной эмиссии с поверхности детектора быстрых частиц и погрешности измерения давления газа-мишени) могла достигать ±50 %.

ст,10"17см2

4 3 2 1

- X1

■и ч/ 1 1

0,02 0,01 О

-0,01 -0,02 -0,03

0 100 200 300 400 500 Ецм, эВ

Рисунок 3 - Сечение возбуждения 4р[3/2] 2 -уровня Аг I (•) и степень поляризации излучения для 4з[3/2] ° -4р[3/2] 2 -перехода (о) в зависимости от энергии столкновения атомов аргона

ст,10"17см2

О 100 200 300 400 500 Ецм, эВ

Рисунок 4 - Сечение возбуждения 4р'[3/2], -уровня Аг I в зависимости от энергии столкновения атомов аргона

О 100 200 300 400 500 Ецм, эВ

Рисунок 5 - Сечение возбуждения 4р'[1/2], -уровня Аг I (•) и степень поляризации излучения для 4э[3/2] ° - 4р'[1/2], -перехода (о) в зависимости от энергии столкновения атомов аргона

ст,Ю~17см2

2,0 1,5 1,0 0,5

О 100 200 300 400 500 Е,.... эВ

ЦМ'

Рисунок 6 - Сечение возбуждения 4р'[3/2] 2 -уровня Аг I в зависимости от энергии столкновения атомов аргона

Спектроскопические пороги представленных переходов составили ~50 эВ.

Из полученных данных видно, что степень поляризации излучения существенно зависит от энергии взаимодействия частиц, и при ее увеличении меняет знак. Изменение знака степени поляризации с изменением энергии взаимодействия свидетельствует об изменении механизма заселения уровней [11].

Поскольку ПОЛНЫЙ момент J возбужденного СОСТОЯНИЯ 4р'[1/2]! равен 1, то положительный знак степени поляризации свидетельствует о преимущественном заселении магнитного подуровня о0, соответствующего нулевой проекции момента на межъядерную ось квазимолекулы Аг2, тогда как отрицательный - о заселении магнитных подуровней ai, соответствующих проекциям ±1. Поэтому, как следует из полученных данных, при энергии столкновения свыше 400 эВ основную роль в заселении указанного уровня играют Sg-H'g-переходы, тогда как при 300 эВ и ниже заселение уровня в большей степени обусловлено Eg-rig-переходами в результате вращательной связи четных термов квазимолекулы Аг2.

На основании диабатической корреляционной диаграммы молекулярных орбиталей для гомоядерной системы [12, 13] и результатов измерения поляризации излучения можно сделать вывод, что при энергиях столкновения до 300 эВ основной вклад в заселение 4р'[1/2]гуровня обеспечивают 4ра-Арп -переходы, обусловленные вращательным взаимодействием при малых межъядерных расстояниях, а при больших энергиях - 5fa-5da -переходы, обусловленные радиальным взаимодействием.

В случае 4р[3/2]2-уровня при энергиях столкновения до 150 эВ основной вклад в заселение, вероятно, обеспечивают Zg-E'g -переходы, а при больших энергиях - Xg-FIg-переходы.

Отметим, что поскольку выходные Zg-термы квазимолекулы аргона — это дважды возбужденные термы, то можно предположить, что и второй из взаимодействующих атомов оказывается в возбужденном состоянии. Это согласуется с правилом Вигнера, которое утверждает, что полный спин системы при столкновении не

изменяется, а также с результатами, полученными, например, в работах [14, 15].

В заключении кратко подводятся итоги диссертационного исследования, излагаются его основные выводы и обобщающие результаты.

Основные результаты работы

Основные выводы диссертационного исследования состоят в следующем:

В рамках работы методами огггической спектроскопии исследованы процессы возбуждения при столкновениях атомов аргона в диапазоне энергий налетающих частиц от 50 до 1000 эВ. В условиях парных столкновений определены полные сечения возбуждения атомных уровней Arl, а также исследована поляризация излучения сталкивающихся частиц.

С помощью экспериментального комплекса исследован спектр возбуждения уровней Arl при взаимодействии атомов аргона в основном состоянии (всего зарегистрировано 60 спектральных линий с уровней с главным квантовым числом 4 < п < 8). Определены сечения возбуждения уровней, составляющих серии переходов (4 <п <6): 4s'[l/2]°—ир'[1/2]0, 4s [3/2]"-ир [1/2]0, 43[3/2]°-лр[5/2]3,

4s'[l/2]°- ир'[3/2],, 4s[3/2]°- ир[5/2]2, 4s'[l/2]°-«p'[l/2],, 4s[3/2]°-

"P[3/2],, 4s[3/2] 2 - wp[3/2] 2 - при энергии столкновения 450 эВ. Также измерены функции возбуждения и спектроскопические пороги возбуждения 4р[3/2] 24р'[3/2],4р'[1/2], - и 4р'[3/2] 2 -уровней Ar I в диапазоне энергий столкновения от порога до 500 эВ (с. ц. м.), определены функции поляризации излучения 4s[3/2]°-4p[3/2]2- и 4s[3/2]4р'[1/2],-переходов Arl в той же области энергий. Эти

данные позволили определить эффективность различных каналов возбуждения атомных состояний Ar I, а также исследовать механизмы заселения возбужденных уровней.

На основании представленных результатов, а также результатов по сериальным закономерностям в системах Не-Не и Ne-Ne, опубликованных ранее, предложена зависимость сечений возбуждения от главного квантового числа:

<7(и)~/Л

где а характеризует сериальную зависимость и при энергии столкновения 450 эВ изменяется в интервале от 12 до 17 (теоретическое описание процесса возбуждения дает а = 3 [10]). Сделан следующий вывод: с увеличением атомной массы и числа электронов сталкивающихся атомов величина а при малых п возрастает.

Для уровней 4p'[l/2]i и 4р[3/2]2 предложен механизм заселения, заключающийся во взаимодействии Xg-Z'g-термов молекулярных орбиталей при энергии взаимодействия свыше 400 эВ и ниже 150 эВ соответственно, и ВО взаимодействии Xg-Ilg-TepMOB при энергии взаимодействия ниже 300 эВ и выше 200 эВ соответственно.

Публикации по теме диссертации

Основные положения диссертации представлены: В журналах, рецензируемых ВАК МОиН РФ:

1. Kogochev A. Yu., Kurskov S. Yu., Sysun V. I. Excitation pro-cesses in Ar-Ar collisions // Proceedings of Petrozavodsk State University. -2012. - № 8 (129). - Vol. 2. - P. 86-89. - ISSN 1998-1643.

В других изданиях:

2. Когочев А. Ю., Курсков С. Ю., Сысун В. И. Процессы возбуждения при столкновениях атомов аргона низких энергий // Физика низкотемпературной плазмы - 2011: Материалы Всероссийской (с международным участием) конференции (21-27 июня 2011 г.). - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2011. - Т. 1. - С. 269273.

3. Когочев А. Ю., Кашуба А. С. Сериальные закономерности в спектрах возбуждения атомов инертных газов низких энергий // Материалы Семнадцатой Всероссийской научной конференции

студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-17, Екатеринбург): материалы конференции, тезисы докладов. - Екатеринбург: Изд-во АСФ России, 2011. - С. 269-270.

4. Когочев А. Ю., Кашуба А. С., Филатов А. С. Изучение процессов возбуждения Ar I при столкновениях атомов аргона низких энергий // Материалы Семнадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-17, Екатеринбург): материалы конференции, тезисы докладов. - Екатеринбург: Изд-во АСФ России, 2011. - С. 271-272.

5. Kogochev A. Yu., Kurskov S. Yu., Sysun V. I. Excitation of argon atoms in Ar-Ar collisions // Proceedings of the 3rd International Conference on «Current Developments in Atomic, Molecular, Optical and Nano Physics»: CDAMOP 2011, 14th - 16th December 2011, Delhi University, India. - Delhi, 2011.

6. Kogochev A. Yu., Kurskov S. Yu., Sysun V. I. On mechanisms of Ar I excitation in binary argon atoms collisions // Proceedings of the XIX International Conference on Gas Discharges and Their Applications, GD 2012 (2-7 September 2012, Beijing, China). - Beijing, 2012.

7. Волков А. А., Ильинов А. А., Когочев А. Ю. Распределенная система управления физическим экспериментом на базе Ethernet-устройств // Четырнадцатая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-14, Уфа): Материалы конференции, тезисы докладов. - Екатеринбург - Уфа: Изд-во АСФ России, 2008. - С. 541-542.

8. Ильинов А. А., Когочев А. Ю. Программное обеспечение распределенной системы управления экспериментом на базе сетевых устройств // Материалы Пятнадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-15, Кемерово - Томск): Материалы конференции, тезисы докладов. -Екатеринбург - Кемерово. - Томск: Изд-во АСФ России, 2009. -С. 657-658.

9. Курсков С. Ю., Ильинов А. А., Кипрушкин С. А., Когочев А. Ю. Обеспечение синхронизации в распределенной системе управления физическим экспериментом на базе Ethernet-устройств // Научный

сервис в сети Интернет: масштабируемость, параллельность, эффективность: Тр. Всерос. науч. конф., 21 -26 сентября 2009 г., г. Новороссийск. -М.: Изд-во МГУ, 2009. - С. 471-472. - ISBN 978-5211-05697-8.

10. Когочев А. Ю., Курсков С. Ю. Исследовательская сеть для управления физическим экспериментом // Инновации в науке: Пути развития: материалы II Международной заочной научно-практической конференции. 5 марта 2012 г. / Гл. ред. А.Н. Ярутова. - Чебоксары, 2012. - С. 500-502. - ISBN 978-5-905389-14-6.

11. Когочев А. Ю., Курсков С. Ю. Распределенная информации-онно-измерительная и управляющая система на базе сетевых микропроцессорных устройств // Инфокоммуникационные технологии в науке, образовании и производстве: Пятая международная научно-техническая конференция (Инфоком-5): Кисловодск, Ставрополь, 2 -6 мая 2012 г. Сборник научных трудов. Часть II. - Ставрополь: Северо-Кавказский гуманитарно-технический институт, 2012. - С. 37-40.-ISSN 2219-293Х.

Список цитируемой литературы

1. Haugsjaa Р. О., Amme R. С. Ionization and Metastable Excitation in Low-Energy Collisions of Ground State Argon Atoms II J. Chem. Phys. -1970.-V. 52.-N. 9.-P. 4874-4877.

2. Gerber G., Morgenstern R., Niehaus A. Ionization processes in slow collisions of heavy particles II. Symmetrical systems of the rare - gases He, Ne, Ar, Kr // J. Phys. B. - 1973. - V. 6. - N.5. - P. 493-510.

3. Eriksen F. J., Fernandez S. M., Bray А. В., and Pollack E. Ionization in low-kev-energy Ar+Ar collisions // Phys. Rev. A. - 1975. - V. 11. -N. 4.-P. 1239-1244.

4. Brenot J. C. Collisions between rare-gas atoms at low keV energies. I. Symmetric systems / Brenot J. C., Dhuicq D., Gauyacq J. P., Pommier J., Sidis V., Barat M., Pollack E. // Phys. Rev. - 1975. - V. 11. - N. 4. - P 1245-1266.

5. Kempter V., Veith F., Zehnle L. Study of the optical emission in Ne+Ne and Ar+Ar collisions in the range 15 to 500 eV // J. Phys. B. -1975.-V. 8.-N. 17.-P. 2835-2840.

6. Kempter V., Riecke G., Veith F., Zehnle L. Study of the optical emission in collisions between rare - gas atoms: spectra of the emitted radiation // J. Phys. B. - 1976. -V. 9. -N. 17. - P. 3081-3097.

7. Rothwell H. L., Jr., Amme R. C., and Van Zyl B. Ultraviolet radiation produced in low-energy Ar + Ar and Kr 4- Kr collisions H Phys. Rev. A. -1979.-V. 19. -N.3.-P. 970-976

8. Wolterbeek Muller L., de Heer F. J. Electron capture into excited states by helium ions incident on noble gases // Physica. 1970. - V. 48. - P. 345-396.

9. Кашуба А. С., Курсков С. Ю. Распределенная система управления физическим экспериментом // Информационные технологии моделирования и управления. 2006. - № 9(34). - С. 1166-1171.

10. Бородин В. М. Связь между сечениями ионизации и возбуждения атомов при медленных столкновениях // Вопросы теории атомных столкновений. - JL: Изд. ЛГУ. - 1986. - С.72-82.

11. Blum К. Density Matrix Theory and Applications. - New York and London: Plenum Press, 1981.

12. Fano U., Lichten W. Interpretation of Ar - Ar Collisions at 50 keV // Phys. Rev. Letters.- 1965.-V. 14.-N. 16.-P. 627-629.

13. Barat M., Lichten W. Extension of the Electron-Promotion Model Asymmetric Atomic Collisions // Phys. Rev. A. - 1972. - V. 6. - N. 1. -P. 211-229.

14. Martin P. J. Study of simultaneous emission of two photons in collisions between neon atoms using photon coincidence technique / Martin P. J., Riecke G., Hermann J., Zehnle L., Kempter V. // J. Phys. B. - 1987. -V. ll.-N. 11.-P. 1991-2001.

15. Moorman L. The simultaneous excitation of both collision partners to various substate combination in Ne-Ne and He-Ne collisions / Moorman L., van Hoegaerden V., van Eck J., Heideman H. G. M.// J. Phys. B. -1989. -V. 20. -N. 23. - P. 6267-6282.

Подписано в печать 15.11.13. Формат 60х841/16. Бумага офсетная. Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Изд. № 380.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Отпечатано в типографии Издательства ПетрГУ Республика Карелия, 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33.

Текст научной работы диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Когочев, Антон Юрьевич, Петрозаводск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

04201 451450

Когочев Антон Юрьевич

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ АТОМОВ АРГОНА НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ

Специальность - 01.04.04 - физическая электроника

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

В. И. Сысун

Петрозаводск - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................3

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУПРУГИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ АТОМОВ Аг I НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ...........................................6

1.1 Процессы ионизации..............................................................................................6

1.2 Процессы возбуждения........................................................................................23

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ СЕЧЕНИЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ АТОМНЫХ УРОВНЕЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА.........................................45

2.1 Методика измерения сечений возбуждения......................................................45

2.2 Назначение и состав экспериментальной установки........................................47

2.3 Источник ионов и быстрых атомов....................................................................49

2.4 Детектор быстрых атомов...................................................................................52

2.5 Система регистрации оптического излучения..................................................55

2.6 Вакуумная система...............................................................................................62

2.7 Измерительно-вычислительный комплекс и программное обеспечение.......65

2.8 Выбор диапазона давлений газа-мишени..........................................................70

2.9 Оценка погрешности измерений.........................................................................72

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ............................74

3.1 Спектр возбуждения атома аргона.....................................................................74

3.2 Сериальные закономерности в сечениях возбуждения Аг 1............................77

3.3 Зависимости сечений возбуждения уровней Аг I и степени поляризации от энергии столкновения атомов аргона.......................................................................81

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................................85

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................................................87

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа посвящена исследованию процессов возбуждения уровней Аг I при столкновениях атомов аргона в основном состоянии с аргоновой мишенью в диапазоне энергий соударения от порога до 500 эВ (с. ц. м.), в условиях, соответствующих применимости адиабатического приближения.

Целью работы являлось экспериментальное измерение абсолютных сечений и изучение механизмов возбуждения атомных состояний аргона в интервале главных квантовых чисел от 4 до 6 в указанной области энергий, исследование поведения сечений возбуждения в сериях в зависимости от

главного квантового числа, а также измерение поляризации излучения атомов в зависимости от энергии налетающих частиц.

Экспериментальное исследование процессов возбуждения атомных уровней при взаимодействии пучка быстрых атомов аргона с газовой мишенью осуществлялось методами оптической спектроскопии в условиях однократных столкновений.

В первой главе рассматриваются основные результаты экспериментального и теоретического исследования процессов возбуждения и ионизации при столкновениях атомов аргона в основном состоянии в диапазоне энергий соударения от порога до нескольких кэВ. Наибольшее внимание уделено механизмам процессов и возможным каналам реакций.

Во второй главе описана методика измерения сечений возбуждения атомных уровней при столкновении тяжелых частиц, а также проанализированы факторы, влияющие на достоверность результатов. Рассмотрена методика и результаты выбора диапазона давлений газа-мишени, в котором выполняется условие однократности столкновений. Определена систематическая погрешность измерений. Кроме того, в этой главе представлено описание автоматизированной экспериментальной установки для исследования процессов возбуждения при атом-атомных и ион-атомных столкновениях в диапазоне энергий налетающих частиц от 50 до 1000 эВ. Обсуждена схема измерительно-вычислительного комплекса на основе персонального компьютера и системы КАМАК, структура программного обеспечения. Описана конструкция источника пучка ионов и быстрых атомов гелия, детектора быстрых частиц, системы регистрации оптического излучения, а также модуля вакуумного обеспечения. Приводятся основные характеристики и параметры экспериментальной установки.

В третьей главе приведены результаты исследования процессов возбуждения уровней Аг I при взаимодействии атомов аргона в основном

состоянии в диапазоне энергий столкновения от порога до 500 эВ (с. ц. м.). Рассматривается спектр возбуждения атома Arl (зарегистрированы переходы с уровней с главным квантовым числом 4 < п < 8), поведение сечений возбуждения спектральных линий в сериях для переходов между состояниями, соответствующими конфигурациям Ar(3p5 пр) и Ar(3p5 4s) (4 < п < 6), функции возбуждения 4р[3/2]г 4р'[3/2]2 -, 4р'[1/2] i - и 4р'[3/2] х -уровней в указанном диапазоне энергий столкновения, функции поляризации излучения для переходов с уровней с п — 4. Указанные данные позволили определить эффективность различных каналов возбуждения атомных состояний Ar I, а также исследовать механизм заселения возбужденных уровней.

В заключении кратко сформулированы основные результаты работы.

Материалы данной работы были представлены на семнадцатой (XVII) Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых, Всероссийской (с международным участием) конференции по физике низкотемпературной плазмы (ФНТП-2011), Третьей международной конференции «Current Developments in Atomic, Molecular, Optical and Nano Physics» (CDAMOP 2011, Delhi University, Delhi, India), II Международной заочной научно-практической конференции «Инновации в науке: Пути развития», XIX Международной конференции "Gas Discharges and Their Applications" (GD 2012, Beijing, China) и опубликованы в материалах конференций и других изданиях.

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУПРУГИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ АТОМОВ Аг I НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ

В этой главе рассматриваются основные результаты экспериментального и теоретического исследования процессов возбуждения и ионизации при столкновении атомов аргона в основном состоянии в диапазоне энергий соударения от порога до нескольких кэВ. Основное внимание уделено механизмам процессов и возможным каналам реакций.

При интерпретации неупругого взаимодействия используется квазимолекулярная модель атомных столкновений [1-5]. В рамках этой модели неупругие процессы рассматриваются как результат переходов между молекулярными состояниями образующейся на время столкновения квазимолекулы в областях сближения или пересечения соответствующих этим состояниям потенциальных кривых. Так как в конечные состояния изолированных частиц система может придти в результате переходов между разными промежуточными состояниями, то задача определения механизма неупругого процесса в этой модели сводится к исследованию схемы цепочек, ведущих к одному и тому же конечному состоянию.

1.1 Процессы ионизации

Неупругие столкновения между атомами Аг низких энергий исследовались с различных точек зрения. В ранних работах основное внимание уделялось процессам ионизации [6-9].

Полное сечение ионизации атома Аг быстрыми атомами Аг и пороговое сечение процесса были измерены в работе [7]. Сечение ионизации (точнее, сумма сечений ионизации и обдирки, так как в этом эксперименте измерялся полный ток эжектированных электронов) определено в диапазоне энергий соударения от 1.5 до 500 эВ (здесь и ниже энергия столкновения и углы рассеяния приводятся в системе центра масс) (см. рисунок 1). Систематическая погрешность полного

сечения, по оценке авторов, составила ±30 %. Энергетический порог был равен 15.8 эВ, пороговое значение сечения ионизации составило 1.8- Ю-21 см2.

I ю 100 1000

{ Е - 15.8) EV CENTER-OF-MASS SYSTEM

Рисунок 1 - Полное сечение ионизации для столкновений аргона с использованием Н2 в качестве газа, нейтрализующего пучок

Авторы предположили, что наблюдаемая структура между 50 и 150 эВ является результатом взаимодействия двух атомов аргона в основном состоянии.

В качестве механизма ионизации авторы воспользовались предположениями [10] об ионизации как процессе, проходящем в два этапа:

1. Сначала в результате столкновения нейтральных частиц образуются возбужденные атомы:

Аг + Аг —> Аг + Аг*;

2. Затем столкновения между возбужденными атомами и атомами в основном состоянии приводят к образованию ионов:

Аг + Аг* —► Аг+ + Аг + е~.

Кроме того, в этой работе была предпринята попытка измерить сечение образования метастабильных состояний атомов аргона. Образование этих состояний детектировалось по пеннинговской ионизации молекул ацетилена, поскольку внутренняя энергия всех метастабильных состояний аргона превышает энергию ионизации ацетилена, которая составляет 11.4 эВ. (Давление ацетилена в смеси Аг-С2Н2 газа-мишени составляло Ю-4 Тор.) Чтобы избежать прямой ионизации ацетилена пучком атомов авторы ограничили диапазон энергий налетающих частиц энергией в 30 эВ. Образование метастабильных состояний регистрировалось по току электронов между пластинами детектора в камере столкновений.

Основываясь на предположении, что углы рассеяния быстрых возбужденных атомов не велики, авторы оценили число образующихся возбужденных атомов. При энергии столкновения в 14.5 эВ (с. ц. м.) сечение заселения метастабильных состояний составило (3.6 ± 2.4)-10 см .

Зависимость сечения возбуждения метастабильных состояний от энергии столкновения атомов аргона приведена на рисунке 2.

6 5

см 4

о 3

- I к

ь о

-I -2

Рисунок 2 - Зависимость сечения образования метастабильных атомов аргона от энергии столкновения (в системе центра масс). С учетом эффективности регистрации фактическое значение сечения оценивается как 2а [11]

Попытка более детального анализа процесса ионизации была предпринята в работе [8], в которой было измерено полное сечение ионизации, а также были измерены спектры энергий ионов и электронов, образующихся при столкновении атомов аргона (энергия варьировалась от 28.5 до 120 эВ).

На рисунке 3 приведено сравнение полного сечения ионизации для столкновений Аг с результатами, полученными в работах [6] и [7]. Данные авторов, нормированные к данным из работ [6] и [7], достаточно хорошо согласуются за исключением области низких энергий, в которой результаты из работы [7] меньше. Последнее, вероятно, объясняется тем, что в работе [7] пучок нейтральных атомов получался путем нерезонансной перезарядки на водороде, что позволило избежать образования метастабильных состояний.

13 14 15 16 Ес.т (Аг—Аг)- еУ

Рисунок 3 - Зависимость полного сечения ионизации от энергии столкновения атомов аргона: работа [6] (—); [7] (-), [8] (о)

Энергетические спектры рассеянных электронов и ионов были получены методом задерживающего потенциала. На рисунке 4 приведены спектры эжектированных электронов при столкновениях атомов аргона.

В спектрах присутствует выраженный пик с центром при нулевой энергии. По мнению авторов, заметное уширение этого пика может быть обусловлено как погрешностями эксперимента, так и столкновениями, в которых система проходит точку пересечения термов и автоионизуется, в соответствии с механизмом ионизации, предложенным в работе [12]. Также наблюдается максимум около 6 эВ, а при более высоких энергиях падающего пучка появляется пик около 9.5 эВ. В других работах [13-16] также наблюдались похожие пики при энергиях 6, 9.4, 10.0, 10.8 эВ [13, 14], 6.5 эВ [15], 5 и 12 эВ [16]. В данной работе авторы объясняют наблюдаемые пики автоионизационными состояниями отдельного атома аргона, а не автоионизационными состояниями квазимолекулы.

Рисунок 4 - Спектры эжектированных электронов при столкновениях атомов аргона. Кривые получены путем графического дифференцирования зависимости тока частиц (1с) от задерживающего потенциала (Ус) и нормированы на значение тока при Ус = О В

Измерения, проведённые авторами, на основе зависимости тока эжектированных электронов от задерживающего потенциала и электронных энергетических спектров показывают, что пик при 6 эВ составляет от 10 % до 17 % наблюдаемого электронного тока для энергии падающего пучка между 74 и 81 эВ, однако при энергии падающего пучка 66.7 эВ ток электронов не наблюдался. Структура, наблюдаемая при энергии падающего пучка от 66 до 81 эВ, появляется за счет реакции, связанной с неупругой потерей 15.8 эВ. Кроме того, авторы заключили, что в диапазоне энергий пучка от 66 до 76 эВ ионы образуются только в столкновениях обратного рассеяния.

Позднее анализ энергий эжектированных электронов [9] позволил идентифицировать возможные механизмы ионизации.

Спектры электронов для столкновений Аг+-Аг, измеренные в работе [9] под углом 90° к пучку быстрых частиц и нескольких энергиях столкновения показаны на рисунке 5, а при энергии столкновения 1 кэВ на рисунке 6. Ниже 2 эВ электронный спектр не измерялся, а выше 17 эВ зарегистрировать заметный ток эжектированных электронов не удалось.

Рисунок 5 - Спектры для системы Аг+-Аг при в ~ 90° и нескольких энергиях столкновения

£el(«V)

Рисунок 6 - Спектр эжектированных электронов для системы Аг+-Аг (энергия столкновения - 1 кэВ)

Представленный спектр авторы интерпретируют как результат распада автоионизационных состояний [17]. Данные пики главным образом обусловлены распадом состояний с конфигурациями Ar(3s3p6«/) и Аг(3р4 nlnlr) с небольшими / и п. Пик при 9.4 эВ обусловлен заселением самого низколежащего автоионизационного состояния конфигурации Ar(3s3p64s), а самый интенсивный пик обусловлен заселением ряда дважды возбужденных состояний. Остальные пики также обусловлены распадом АИ-состояний. Уширение пиков объясняется эффектом Доплера.

Спектры для системы Ar-Ar представлены на рисунке 7. В отличие от случая Не-Не и Ne-Ne в спектре наблюдаются не только пики от молекулярной ионизации и распада отрицательных ионов, но и автоионизационные пики: самый низкий пик при 7.2 эВ - лучше всего видный при энергии столкновения 0.4 кэВ -авторы приписывают следующему процессу автоионизации квазимолекулы:

Ar + Ar Ar*(3p5 4s) + Ar*(3p5 4s) Ar+(3p5)+ Ar + e-,

который после использования соотношения Ее[ ~ £*(3р54з) + £*(3р54з) - 1Р(Аг) должен приводить к пику при 7.3 эВ, где /Р(Аг) - энергия ионизации аргона.

о о

¡' А

\ \

\ I ^ Чд/

Л »

1 \

Д I л

М V *

3 0 кеУ

10кеУ

0-4 кеУ

;д

0-2 кеУ

24 6 8 10 2 14 16 18 20

Рисунок 7 - Спектр эжектированных электронов в симметричных столкновениях атомов аргона при в = 90° и нескольких энергиях столкновения. "М" - структура обусловленная автоионизацией квазимолекулы. Пик «Я» возникает, вероятно, за

__г ^

счет распада Аг* (Зр 4б ) (см. текст). Другие структуры вызваны автоионизацией дважды возбуждённого атома Аг**

Выделяющийся (самый высокий) пик при 9.4 эВ - также наблюдаемый и в спектре Аг -Аг — обусловлен автоионизацией состояния в основное

ионное состояние. Следующий пик, лежащий примерно на 10.4 эВ при энергии

столкновения 0.2 кэВ и смещающийся с увеличением энергии столкновения до 11.1 эВ, авторы приписывают образованию и распаду резонансных состояний

_ 5 2 2

Ar* (Зр 4s ) Рз/2,1/2- В пределе разделённых атомов эти состояния эжектируют электроны с энергией 11.1 эВ и 11.3 эВ. Измеренное авторами смещение показывает, что распад резонансного состояния происходит там, где кулоновская потенциальная кривая Аг+-Аг~ изменяется с изменением расстояния (т. е. при средних межъядерных расстояниях). Экстраполяция поло