Исследование каналов релаксации энергии в распадающейся плазме тяжелых инертных газов при средних давлениях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Ц- —" о В 3!

ВСЕРОШЙСЮ® НАУЧгЗЯ щят? тосударсгвенньй оптический институт

имени С.И.ВАВИЛОВА."

Ка правах рукописи

-Вакмииммч

ИССЛЕДОВАНИЕ КАНАЛОВ РЕЛАКСАЦИИ 'ЭНЕРГИИ В РАСПАДАЮТСЯ ПЛАЗ!.® ТЯЖЕЛЫХ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ ПРИ СРЕДНИХ ДАВЛЕНИЯХ

Специальность 01.04.05 - оптика

А В Т 0 Е ё £ Р Л т

дисг.-ертацк:; на соискание ученой степени кандидата физико-математическкх наук

САН! ГГ-ПЕТЕРБУГП

У

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНЫ« ЦЕНТР ТССУД/.РСТВЕШШ ОПТИЧЕСКИЙ ШСТШТ киеии С.И.ВАВИЛОВА"

На правая рукописи

Щ ГСТ.ЧШЩ Н..„„„„

ИССЛЕДОВАНИЕ КАНАЛОВ РЕЛАКСАЦИИ ЭНЕРГИИ В РАСПАДАЮЩЕЙСЯ ПЛАВЫЙ ТЯШШ ИНЕРТНЫХ' ГАЗОВ ПРИ СРЕДНИХ ДАВЛЕНИЯХ

Специальность 01.04.05 - оптика

А 3 Т О Р 5 5 Р Л Т

диссгфтацк:: на соаскакиа ученой етэшж* кандидата фкаико-иатошггчссйж ису:с

СЛНКТ-ШГГЕгЕУРГ

1 , /

уи

Работа выполнена с Научко-исследсвательскс:,'. института оптического приборостроения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова".

Научный руководитель: доктор фиокко-матемапгггеккх паук

профессор Г.Н.Герасимов.

Официальные оппоненты: доктор физике-математических наук,

П р С ^ Л ^ '^ЛПЛ"" 1А1"

В. Я.Александров.

Ведущая организаця - Фиспко-теппи

А.Ф.Иоффе, С

Зашита диссертации состоится "¿^'¿¡»¿¿г*** 19УЗ г. с А О час. на заседании специализированного совета К 10!;.01.01. по присуждению ученой степени кандидата наук в'ЕНЦ "ГОН ям. С.И.Вавилова" (199034, Санкт-Петербург, ВНЦ 'ТОЙ им. С.К.Вавилова"/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНЦ "ГОН". Автореферат разослан 1002 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат физ.-мат. наук И.;1".Абрамова

© РЩ 'ТОЙ им. С. !1. Вавилова", 1000

- я -

: • , ' ........»«..-г'глтлрАит,:? валы ямпу-

г-игт','-; .-ь'/лу а-кк,-:. .. ,

сои«« экесгзк*, оэтаееаксй зд ?геж до?стспя или 2 гоне

лслл;::.',. х:; " .::■: :хог.ос:х :хх::а:х •г.чххлх хаслад-! еуы, сид*л£нк'.- ¿оуккйгуюз»: в данном канале элементарных процессов , «оухенхл юаутстзухскх ксуоненуЧ свойств плогмы, срав-р-.-ллхнх;::-; гзналох на разных стадиях рэппо-

^ 11^"...и: а/.г. ..........

ч-лмг.:. г-ЧЛЧИТеЛЫ!'..< УПГОХ^-? --Г^ £.Н5Л/3 И ПОЛуЧО^Х .".'ОХСТаКТ

-- ;

-.■ - ч Гг: ОПЛ ДЛ:-.''!:; "-¡11.'Л ПЛУХ-

т-ххх.х г^л.йнс^ишг х,лхх.ул пх:: столхн-х'-нллх 1 гх^тр-лах/; и

атомами в плазме, параметров процесса передачи -энергии между различными молекулярными термами при столкновениях. В то же Бремя эти процессы оказывают значительное влияние на энерге-. тические и временные характеристики непрерывного излучения распадающейся плазмы - тяжелых инертных газов, поэтому ' исследование этих процессов в чистых инертных газах и в их смесях является' весьма актуальной задачей..В настоящей работе' исследования велись при'средних давлениях, то. есть в диапазоне 1-10 Тор, который характерен тем, что .является переходным по отношению к роли молекулярных ионов к возбужденных молекул в процессе распада пЛэзмы;. с - повышением . давления она становится определяющей. Актуальной задачей является и ; развитие методов исследования распадающейся плазмы.

Целью'работы являлось

1. Развитие'экспериментальных методов-исследования распа-дающеся плазмы, в - частности, метода 'зондирующего импульса определения концентрации электронов в послесвечении тяжелых инертных-газов. Разработка теоретических расчетных методов определения электрических и спектроскопических'-'характеристик плазмы.

.2. Исследование-оптических проявлений процесса деиониза-ции плазмы тяжелых инертных-газов в строкой-области спектра в чистых газах и. их смесях с гелием.

3. Доследование непрерывных спектров тяжелых инертных- газов, выделение непрерывных спектров молекулярного происхождения и их идентификация. 'Изучение влияния добавок гелия на энергетические И временные ..характеристики модулярных . непрерывных спектров ксенона.

4. Теоретическое и экспериментальное определение констант скорости колебательной релаксации молекул ксенона при столкновениях с атомами ксенона и-гелия,

- 'Метеаыдселедованиж

В' работе фотоэлектрически с .временным разрешением -- 2 мкс регистрировался спектр послесвечения. Измерялось концентрация электронов методом зонд11румцего импульса.' Концентрация мета-стабильных атомов измерялась по самопоглощени» линии' методом зеркала.за трубкой. В работе вр?длежея и обгс-новак метод изме-

нения температуры электронов б послесвечении посредством добавления с трубку с исследуемым газом гелия.

Нау1Щ92_ш™шш работы состоит в следующем:

В работе впервые установлено селективное заселение ряда уровне!! аргона, криптона и ксенона в результате процесса диссоциативной рекомбинаций; обнаружены континуумы ксенона с максимумами при XX 400 и 480' нм и доказано их молекулярное происхождение , проведена их идентификация; показана возможность управления электрическими и оптическими свойствами послесвечения тяжелых инертных газов посредством добавления в него гелия; экспериментально измерены константы колебательной релаксации возбужденных молекул ксенона при столкновениях с атомами ксенона и гелия; показано теоретически и впервые обнаружено экспериментально явление гистерезиса проводимости плазмы тяжелых инертных газов в зависимости от величины приложенного поля.

0сновные_;защищоемые_положенй21

1. Существование явления гистерезиса проводимости плазмы

тяжелых инертных газов в зависимости от величины приложенного электрического полл, обусловленного эффектом Рамзауэра.

2. Ускорение релаксационных процессов в послесвечении тяжелых инертных гаг,ов при добавлении в плазму гелия, в результате чего возможно увеличение засоленностей метаетабильных к резонансных состояний атомов тяжелых инертных газов и светоотдачи в БУФ области спектра но ранних стадиях послесвечения,

3. Существование непрерывных участков спектра в послесвечении тяжелых инертных газов в ближней.ультрафиолетовой и видимой ог;лз<тя:< спектра и их идентификация.

4. Возможность определение констант скорости колебательной релаксации молекул ксенона при. столкновениях с атомами ксенона и гелия с использованием его непрерывных спектров и их численные значения.

а-С "I Ц^о^ч'кЛ -1О0Т-,.

¡Ьлуышы? а сведения у рьзля.'ШаХ каналах ргш^а-

рт;:и с п ■?.-. 1:Ч"-ни!1 п,гл инортшг< газов о сую-. --

;; 1 т..!!••;.•:: ра :..'! имем^и-'м п'Л'^отлГ'.;. лшл о :

формирования. свойств ['-'комбинационно-неравновесной плазмы. В

качестве справочных данных они могут использоваться при решении различных задач, возникающих при исследовании и применении низкотемпературной плазмы инертных газов, в том числе при моделировании кинетики активных сруд перспективных рексмбинаци-онных лазеров, В работе даны методические рекомендации по применению метода зондирующего импульса для определения концентрации электронов в послесвечении тяжелю инертных газоз; разработана методика расчета пространственной эволюции кинтраги-рованного разряда в тяжелых инертных газах; предложен способ увеличения светоотдачи в ВУФ области спектра тяжелых инертных газов на ранних стадиях послесвечения.

Апробация_работы^

Основные материалы работы были доложены на ХУ международной конференции по явлениям в ионизированных газах (ХУ ICPIG, Минск, 1981), на У1 к УШ Всесоюзных конференциях по физике вакуумного ультрафиолетового излучения и взаимодействии излучения с веществом (Москва, 1982, Иркутск, 1969), но IX Всесоюзной конференции По физике электронных и атомных столкновений (Рига, 1984), на I и Ш, Всесоюзных конференциях молодых ученых и специалистов "Теоретическая и прикладная оптика" (Ленинград, 1984 и 1988), на XX Всесоюзном съезде по спектроскопии (Киев, 1988), на X сибирском совещании по спектроскопии (Томск, 1981), на Всесоюзных семинарах "Спектроскопия.низкотемпературной плазмы" (Петрозаводск, 196?,■ Ленинград, 1989). Материалы диссертации опубликованы о 12 статьях и материалах конференций .

2&eMj>a6oTbK

Диссертация состоит -из введения, пяти глав и заключения, содержит 115 страниц машинописного текста, 29 рисунков и одну таблицу. Список литературы включает 93 наименования.

КРАТКОЕ.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во_введении обосновывается выбор темы диссертации, ее актуальность, сформулированы основные задачи работы, дпно ее краткое содержание.

Персия глзМ представляет собой краткое описание основных каналов релаксации в послесвечении тяжелых инертных газов при

- ? -

средних давлениях. Выделены следующие каналы: деионизация пла-смч. иллук*ае бетбутде::!-:«.!* «томов, дезактивация атомов в ме-

таотсгЗ/.льч «х ос-.-: г-лнгп;- . нгг.р-'рыгное излучение, колебательная гел-чк'чг-пкл возбужденных молекул, релаксация электрзнной температур:.;, г. :.;Фу.:чч т-*г«,1г-чнь-х и зэебухаенаь'Х частиц с последующей их /.. г.лд-ни сеотогтсгвуи-цив элементарные гг^-пе-. '"■•.', ччч»-:ч ч Ч:нн/ч и:: ур^октг-знготи на' основании и.■.'.-'Ч-ть.чч лг>:ч.?урь чонс .'чн? ск:рчоте/.. Огшсч. кы достижения и проблемы в изучении отдельных каналов релаксации.

о^ясини»« ¿кепечоимелхальной устено-зхк к методов исследсэьния. Основу, установки составляла вакуумная система с разрядной цилиндрической кварцевой трубкой ллияой 11 см л радиусом О.В ом с кварцезааги окнами; для выведения ВУ1' излучения применялись окна из Система откачивалась до 5 Ю"6 Тор и заполнялась спектрально чистыми газами;-для дополнительной очистки- "газов применялось вымораживание примесей или с.мих го.-ос жидкй^ азотом. Разряд в' трубке созда-ч ■ уччччч-ч'ч :'м~у-;.с;.мк амплитудой до 3 кЕ, длительно; ::" Г-.- •.•.■.• ч чпч готон следования Ь'у Гц: длительность заднего

■¡Ч'^чту ч:"туЛЧГ- Ч" проста-л 1 мке.

Рлг;г * :ч;ч ч -п ччч-? -чу:::'--, челллаеь фогоэлектри-

чч-1-ч ч- I • "чч-чу к; ч<-,-ч.',: гор,; У.;?-УЗ (¿00 ни • X < 2000

чч и ;ч.- с- '10У-- о,-А О кь' - \ < -100 нм), уЗ/-7Й

14)'" ■ ч ^чч ч'.: ■ ;: охлч^ра.-мог :■ :! о: ч^тчьч'орч и>00 ьм < X . о тчччг м<ч:одр,><-.;тчро--сч-;чч:р,л; ао.ь БУС (1Й0 им X

V ¡г.чЛ) ьм/ ., 1-С4. Для изучения ерч-чинчх характеристик излучения з систему регистрации бала введена ключевая схема, гч С'Пу гч ? ч-чч ч- ■• : ч. счрч-ч.; чч- ч V, уеллнт'.-лч и "рсмегутки ь,ч .иД'чччу.ч ч-.чч.уч: /ччччгчностч которого мо-

гла меняться в пределах от- 0-..00Й до 1 мс. Регулируя время его задержки отр•!«!?«лью импульса подвига трубки, можно был*о иро-;"*7р::г':?! »»•*'»• рр^ыен-нук» зону как разряда, так и послесвече--ч. ; - ' ' .' - 'ч: ч-ччч ч .ч 'ччч. : ч.. ;'ЧЧЧ"ч?чрой и <ч;:ч": Ки—Цтио пи .'..ЧУ- у.ч ч'ч. ч- .ч.ч ччччпчен с,1Г

.4 :■■:•-•. ,,:■• :■■-. . ...чч.чч ч ;то' ч ч ччх а'р чов в рЧоч:-проводилась по самогюглеч^ению линий методом зеркала за труб--

!ГО'<„

- я -

В работе получил дальнейшее развитие метод зондирующего импульса для определения концентрации электронов в распадающейся плазме тяжелых инертных газов. Метод заключается в определении тока проводимости в различных фазах послесвечения при наложении на плазму кратковременного импульса напряжения небольшой величины. Скорость дрейфа электронов определяется величиной поля в импульсе, которая измеряется по разности потенциалов между зондами, впаянными в трубку. Концентрация электронов вычислятся по току в трубке и скорости дрейфа. При определении условий, накладываемых на длительность и амплитуду зондирующего импульса, обнаружена возможность явления гистерезиса проводимости плазмы в зависимости от величины приложенного поля. Нами были вычислены зависимости скорости дрейфа и температура электронов от величины Е/М (рис. 1) с использованием величин частот упругого взаимодействия электронов. с атомами, приведенных ь работе [1]. Вследствие наличия минимумов в энергетических зависимостях сечений упругих, столкновении электронов с атомами тяжелых инертных газов - эффект Рамзауэра, - существует интервал значений величины Е/Н, в котором скорость дрейфа и температура электронов может принимать три значения, среднее из Которых является неустойчивым. Экспериментально это должно приводить, в частности, к скачкообразному изменению проводимости плазмы, причем в зависимости от напраавления изменения Е/И этот скачок должен происходить при-разных значениях Е/К, то есть эффект должен иметь гистерезисяый характер.

Температура электронов в послесвечении рассчитывалась численно с применением методики, изложенной в 'работе [2], где получено уравнение для изменения температуры электронов путем решения уравнения Болщмана.

В качестве метода изменения температуры электронов в послесвечении предложено добавлять в разрядную трубку легкий газ (в работе использовался изотоп гелия - Не3). Скорость изменения температуры электронов прямо пропорциональна отношению массы электрона, к массе атома. Для гелия это отношение в 10 -40 раз больше, чем для атомов тяжелых- инертных газов. Таким образом, меняя парциальное-давление гелия, можно предсказуемо влкять на скорость остывания электронов в послесвечения.

Разряд с тяжел!к инертных газах цра .-редких давлениях ко-ктрогкруется, тс есть ^рпл^нкне г рл-бу^ннн" частицы конце-

нтрируются вблизи оси трубки. В послесвечении радиальное распределение концентраций заряженных и возбужденных частиц меняете, и для корректности оценок скоростей различных процессов с их участием необходимо иметь представление о пространственной ополиции концентраций этих частиц. Для этого была предло-

методика ее расчета. Результаты расчета показали, что радиол! ные распределения концентраций электронов к ионов сильно зэсагя? от начальных услсэий г разряде при одинаковых начальных их средних концентрациях. На основании расчетов был сделан вывод: необходимо измерять радиальные распределения концентраций зар.тгеппцх и гог»яуждлнкых частиц в послесвечении или при проведении анализа спектроскпических экспериментальных данных оперировать относительными Величинами измеряемых характеристик плазмы, предполагая постоянство концентраций частиц_ плазмы вблизи оси разрядной трубки.

В^1р§1Ьей_главе содержатся результаты экспериментов по исследованию заселения и разрушения- возбужденных состояний от"мог в процессе демоииосянии плазмы.

? гг.' гп^лых инертных газов пр.; одних давле-

ниях опред°ллю:,у;с роль г процессе деиснксации плазмы начинает играть дй:'лс-;;!.-• глг'нзл р'-хскП'.юш:!. Молекулярные иены, участвующие в :-т"м яроц?ссе могу г находиться с различных колебательных с©ст\'ишх, то есть система электрон - молекулярный ион может иметь различные энергии, однако энергия образующихся в результате диссоциативной рекомбинации возбужденных атомов всегда меньше уровня энергии дна потенциальной ямы соответствующего молекулярного'иона. Для определения уровней атомов, •о-'-^ляомкх в процессе диссоциативной рекомбинации, применяется метод сравнения относительных изменений интенсивностей различных линий в послесвечении при увеличении давления газа - поскольку скорость реакции образования молекулярных ионов (реакции конверсии) пропорциональна квадрату давления газа, с ростом давления относительно увеличивается скорость диссоциативной регом' инпцпп г проц^се дейенкяации плазмы. В нашей работе был:', иоолед^ганы уровни аргона, криптона и ксенона, переходы с которых легдоге г ближней инфракрасной области спектра, не изучены ранее. Выяснилось, что в результате диссоциативной рекомбинации заселяются 5з- и ЗсЗ-уровни аргона, 8э- и 4с1-уров-ни криптона и 7&-\товни ксенона.

В этой же главе приводятся результаты экспериментов в смесях аргона и ксенона с гелием. Добавление гелия в плазму тяжелых инертных газов приводит к изменению относительных характеристик яркости излучения атомов на различных переходах. Это относится к интегральной по времени яркости излучения, то есть полкой его анергии за время высвечивания, скорости спада яркости, изменению положения "рекомМнационкого всплеска" яркости на шкале времени для тех переходов, где он имеется, интенсивности в максимуме этого-всплеска, причем в небольшом диапазоне изменения давления гелия (1 - 10 Тор)' эти величины пропорциональны давлений гелия. Уменьшение интегральных- по времени яркостей большинства, исследованных линий, исходными для которых являются уровня, заселяемые в процессе диссоциативной рекомбинации, связывается с ускорением колебательной релаксации молекулярных"поноз в условиях пониженной температуры электронов 'и присутствия атомов гелия. Делается предлолжение о преимущественном заселений, наиболее низких возбужденных состояний аргона и ксенона с присутствии гелия. Для проверки этого предположения были проведены измерения -зяселениостей метаста-бильных уровней аргона и криптона. ' Результаты измерении позволили сделать вывод об увеличении эффективности релаксации энергии в послесвечении через мвта'с.табильные состояния тяжелых инертных газов в 2 - 3 раза при добавлении в плазму гелия и сделать предположение о том, что в этих условиях должна увеличиваться интенсивность их молекулярных континуумов в БУФ области спектра.

Н£1В£Ё1&3-ЕД~Ш посвящена исследовании! непрерывных спектров тяжелых инертных газов в широкой области спектра.

ВУФ континуумы инертных газов хороао изучены-[3] и соответствуют переходам с низших возбужденных молекулярных состояний в основное разлзтное состояние.

Значительно менее-изучены длинноволновые континуумы (X > 200 нм). В нашей работе в послесвечении" ксенона, наряду с известными по работам других авторов континуумами с максимумами при длинах воли 200 и 280 ьм, были обнаружены такие континуумы с максимумами при 400, 480 и 520 км. Наблюдался и известный континуум аргона при X ЙЬ5 нм. На рис. Зд1у»шеден участок спектра послесвечения ксенона. • Анализ цененных характеристик континуумов с максимумами при XX 800, 260/ 400,- 460 'нм пока-

- Ii -

зол, что ад и обл-здаят ::пу,у.^:ъ::у.иу. скоростями затухания по сра-знечиг. с-с 5с?уй других» ксу::оч?ктлйи спектра. Рассмотрение I '""': гог'/стйьпс -чрйт/к пстлтуитт с сг^гтр® после^зечеиия ксено-

.¡п ...... : - - -. • - ■ ; : " у " г '"у ; ; у.....; " с /-,у'-[/. е . соссод—

кс-связакние переходы, связанно-свободные переходы с сысоксво-

с'-уvcT-'f-.y.: :;-\v'x с?::'тки.'-:, - лозгол сделать вь'вод о стих xonv/xyyw;:. переходам с ксибслое

■'TrVT; '-y-f Y fI'- < -.!'■''' IV '' £ Li V П ' О" -Г +

" .......... -., -•. ' i; ' J ' 'Ml

■"■''разу^ихся с СУ/.-... rav ''у-н'!^ру-:; у^сгисм метаста'ил'.гллч атомов в основное разлетное состояние. Континуум с максимумом при X 520 им н.'.'^сГ :: схсрсс"ь -ятухония и большую Про .: ; . "'_'0 ГС 7Х лаЗГ'ЛТ" "Т1'1 с процессом уд^рк-.-ррдйоцвокпсй регсмбхнрцми при п?ре!'&лр*екхи излучс-гея лр:: ?.*!••• рззлпных атомных урлвкей.

Изучение зр^мгкках ?:арагтерксг:«к .{.чгегпгк хохгкнуумов ксенона с максимумами при длинах волн ibO и 173 им в ВУ-J области спектра показало, что скорости их затухания в пределах по-гр"1пю!:тк такие ге, как у длинноволновых контину-

Г':.- обстоятельстве подт'ергдс'т общность их' ::■'г * . К"';;;' ксиму.'л:.-. -'X и 4^) нм т"' "гу: :•-• ■ у:"-1 • —-py'.'v ,'.t:v," nvx урогнек состс-

' ^г,^ ' уу-ул; . vyy ууг "Л i«; ,-у -■ -¡-1TM.'" ТОЧКИ

л г.ь';;*• -■ ■ ллер

' на•" -;: inxa-.;:;;; Р(?0 и ¿.80 :;м был;; лриглече-

H'j дан ' . ■',]. г натурой pi-'.т-и'т контура 'получения

п^^'Х-Д": '■ '".',' '--'тг'т^гг:;' • ^ ч- п.-,"'" с отлельнмх калсбательных уровней гаса^г а—уи >уу: к^чтур'. ь при больцмсновском

распределен!'!;',- заселенностси молекул по колебательным уровням и г у .:;,,т к У'..- - ■ ''ро б'^'-С-руктурНОИ еГС фор-

ме. Пр;; налхч;'.;'. с-гсти в с'ее^гнностлх ксл°б5Трль::^!х

уровней получается континуум с двумя максимумами, причем длинноволновый меньше по интенсивности, что качественно совпадает с результатами .эксперимента'. Аналоги шый резуль'1 -п должен ;: - '.учить-" л л я ¡,.,'V ' -'яння, ярн'^'м п этом случае лл'инно-,•'т<".-и;.'у'.' г, '"Л" Сол^е грссн' л с^ллсти спектра.

:-г:. "Г'.чг.'уми "СО и 280 нм стн°'с°чы к переходам с и-, ус,< ч,:■ -у 7г--;;u{рü молекул ксенона при неругневеснсм их заселении

Добавление гелия приводят к ускорению затухания всех континуумов. Кроме того, на ранней стадии послесвечения происходит перераспределение яркости между континуумами в пользу континуума 173 нм (рис. 4). Измерение интегральной (по спектру) яркости континуумов 200 и 280 нм, то есть величины, пропорциональной оаселенностям излучающих состояний, показало ее уменьшение с ростом давления гелия. Эти два факта свидетельствуют об ускорении колебательной релаксации в столкновениях молекул ксенона с атомами гелия.

В_йятой_£ла£е приведены результаты расчетов и экспериментов по определению констант скорости колебательной релаксации молекул ксенона при.столкновениях с атомами ксенона и гелия.

В адиабатическом приближении для ангармонического осциллятора по известным силовым константам молекулы ксенона в состоянии lu,0~ оценены константы скорости колебательных переходов между первыми пятью уровнями. Составлена и решена система уравнений для кинетики заселенностей этих уровней при существовании источника заселения верхнего из них (конверсия) и радиационного распада. Расчет для давления ксенона 1 Тор показал, что временной ход заселенностей повторяет временной ход концентраций атомов в метастабильных состояниях, а максимально заселенным оказывается второй уровень. Расчет для давления ксенона 10 Тор дал практически больцмановское распределение заселенностей колебательных уровней. Эти результаты, а также тот экспериментальный факт, что при давлении 10 Тор яркость континуумов ксенона'200 и 280 нм хотя и мала, но составляет заметную'величину, что указывает на имеющуюся неравновесность в заселенностях нижних колебательных уровней, позволили нам заключить, что константа скорости перехода 1 --> 0 при столкновениях молекул ксенона с атомами не превышает 3 !0"12 см3/с.

Перераспределение яркости излучения континуумов ксенона при повышении давления ксенона или гелия, свидетельствующее об увеличении скорости колебательной релаксации, дс,ет возможность непосредственно из эксперимента определить константу скорости колебательной релаксации, а точнее, константу скорости передачи колебательного возбуждения с верхних на нижние (солебательные уровни при столкновениях молекул с атомами ксенона и гелия. Предполагалось, что кон'.'онтрация молекул, нахо-

дядих'-'я ? мчуих колебательных состояниях увеличивается за ;о--т ' г,-' т у' ¡оо; г-елзксацпп пои от с о оног ос ' томом;: г»« и гтл'Ч и электронами, а убывает за снег излучения.

дальних (.мадиях лослссьечехи;, ; ^глсо-ко пр/ведпч-'з.м опенкам, ЛОХ ' > . ' О' о: '' .о о ;;; о г - ■ о;1 • ■ ' ДОХ СТОЛКЧОВеЧИЯХ С

тр!':;ип. Хрок-- т-ге\ Я"" небольших давлениях ксенона (порядка 1

процессы, описываемые нашей моделью з пределах етрсб/руол";о импульс- дли-^льн^тг,»} не более 50 мкс,. мо&но. - считать квази. инчегральиу.-- (по относительную яркость участков спектра вблизи максимумов континуумов киО л 173 нм, то есть величин, пропорциональных заселенности верних и нижних колебательных урознек молекул, можно определить константы скоростей интересующих нас .процессов. Измеренные таким образом константы составили = (В .+ -ШО"1* см3/с и = (4 + 2)10~12 о;г/с.

сформулированы основные, результаты работы:

:о:/г;:сп о 'оомбпкоцЛЛ.

о::: и /Л": н' ;::1'Пцизованы длинноволновые (л > оОО молекулярного лрепехеждон/.я в послесвечении •'№■, с максимумам'/, поп >..?. 400 и 450 нм ебкы-у-

• 3.-Показано ускорение релаксационных процессов, прелде т- , оо .ч/.о: ;•:;'воооутдетпг/х-атомов и молекул в послесве-

пи.', о;-;.::-. и кс/к-ьа при добавлении в разрядную трубку гелия.

4. Измерения концентраций атомов аргона и ксенона в- мета-стябяашых ■ состояяуж показали увеличение их концентраций в

: о. го;;-/" оуо;о;дх ;;•: 'л-огруйнил гги -добавлении в

.- --.г«- г<5лия на непрерывное

тенноот^й колебательных - /о-.^ ;;...,; о_ .о.;- у:; г; - - : о в

злу;

НИ!'-

них урознеН на ранних стадиях послесвечения и установления на них рагкозеского распределения заселенностей при повышении давления гелия.

■S. Экспериментально опэедолехк соединс константы скорости колес>-Телькой релаксации молекул яоекска при столкновениях с атомам:; гелия к ксенона; к-.,-,-, - I 3 ± су"/s, =

(4 ± 2):0~12 c.v3/c.

7. Г.окйзако теоретически впсрзьК экспериментально обнаружено явление гистерезис« проводимости плазмы тяжелых инертных газов с завлоимости от приложенного электрического поля, обусловленное ог-рект::,: ?ем?ауэра.

В. Разрооотано методика расч*т& пространств?нкий эволюции кокцгнтроцкЦ саряжснкых частиц ' в послесвечении тяжелых инк-тных'газах; проведен расчет длл трех давлений ксенона .

Реперуg„ р-.'^ул.^^хь: „изложены в следующих работа:-: :

1. or G,;;.. M'iiorhia H."., Ре'rev S. l'a. Voiecular

ior.î, m sfterjlo* of inert гузез: op^ctro^copic ínaniiesuticn and ^oihoó registrelior..// Froc, of the ХУ IGPIG, Minsk, Í3¿;, ?.2. p.333.

reps.CHi.iDB Г.H., Малегин 'M.H. Селективное заселение ypo¡3Jb-¡! «ргагд, криптона и ксенона в notлеезечекя;:.// Опт. и спектр., 1SSÍ, т.50, в.е, с. ÍÍE-3-4184.

3. Герасимов Î.Î.H., Мале^'нк М.К. Влияние гелия на заселенность метйстабильных к резонансных состояний коек;на в пселе-ссеч^кии.// Тез. докл. У1 Всесоюзной конф. E.Vi-S3, Москва, 1682, с.33.

4. Герасимов Г.Н., Мйдггдк М.Н. Рексм^иноциочное заселение возбужденных есстояннп ксенона в послесвечении в r-меск с гелием,// Опт, 7. спектр., i&¿3, т.54, в.4, с.6!8-о..;?.

5. ;,!«лек;н М.Н. Континуумы ксенона в ультра л с ; ocoii и видимой областях спектра.// Тсу. докл, Вгесохсксй "Зео-ретичеекал :: прикладная оптика", Ленинград, '334. с.23.

6. Герасимов Г.Н., Ме-дегап: М.Н. Столкногкте.и::-s»: «f.^sKoa-

зкгпмерев ксенона и кинетика заселенностек их хклккх

бательнух состоянии. Тез. докл. IX ЕКОАС, Рига, 1034, 4.1, с.i 35,

I Ч' - Га.;, к

11

г

1С

К/; у /

) ' Г I I. , / I

И- . / I_Л_II',' :_1„и1

с1 1

1С

-¡•«Г 1

/ V %

«I 1 \ >

¡;| / V, У I. (Г

«¿чх .5 с'о а>-ч

1. Скорость (—) к Рис.2. Участок спектоа после-

_ ¿сг

гура (- -) слектронст з свечения ксенона, что/.мости от Еу'К.

р>

•1 д.с

от давления.

при его давлении 8.7 Тор (2).

?'. Герасимов Г.Н., Малешкн М.Н. Молекулярный спектр ксе-

ктом Рамоауэра.// Опт. и спектр., 1985, т.59, в.4, с.930-932.

9. Малеыин M.H. Фотодиссоциативный спектр ксенона: интерпретация и применение.// Тез. докл. И Всесоюзной кснф. ."Теоретическая и прикладная оптика", Ленинград, 1988, с.147.

10. Малешик М.Н, Влияние гелия на спектральный состав излучения плазмы тяжелых инертных газов в диапазоне 120 - 1000 ни.// Тез. докл. XX Всесоюзного съезда по спектроскопии, Киев, 1983,'Ч.П, с.131.

И, МалсЕин М.Н., Петров С.Я. Исследование временных характеристик .БУФ спектров послесвечения ксенона.// Тез, докл. УС! Всесоюзной конф. ВУФ-8Э, Иркутск, 1989, Ч.П, с.247.

12. Каледин М.Н., Петров С.Я. Определение констант скорости колебательной релаксации возбужденной молекулы ксенона по ЕУ§ спектрам,// Тез. докл. УЙ Всесоюзной конф. ВУ4-89, Иркутск, 1989, Ч.П,' с.249.

Цитированная литература.

1. Baille P., Chang. J.-S., Claude A., Hotscr. R.M., Ograir. G.L., Yau A.W. Effective collision frequency of electrons in noble gasee.// J.Phys.B, 1981, v.5, )£ 6, p. 1485-1495. '

2. Герасимов Г.Н., Петров С.Я.' Экспериментальное исследование дезактивации метастабильных атомов ксенона в послесвечении. // Опт. И спектр.-, 1877, т.41, К 2, с.184-188.

3, Mulliken R.Ö. Potential curves of diatomic rare-gas molecules and their, ions with particular.7'eference to Xe*.// J.Chem.Phys., 1970, v.52, 810,' p.5170-5180,

4, Логинов А.Б ;, Соловьева Г ..С,. Континуумы двухатомных молекул инертных газов в ВУФ области,// Опт. и спектр., 1887, T,63t в.2', с.449-452.

Подписано к печати // . 'Формат 60*84/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 0.93. Уч.-изд. л. 0.88. Тираж 60 экз.' Заказ. Тип. ВНЦ "ГОИ им. С.И.Вавилова", Бесплатно.