Развитие метода рассеяния быстрых молекулярных пучков как инструмента изучения свойств вещества тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

УДК 539.196 На правах рукописи

КАЛИНИН АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ

РАЗВИТИЕ МЕТОДА РАССЕЯНИЯ БЫСТРЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПУЧКОВ КАК ИНСТРУМЕНТА ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора ' физико-математических наук

(специальность 01.04.14 - теплофизика и молекулярная физика) Москва 2000

Работа выполнена в Институте проблем механики Российской академии наук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Кобзев Г.А. доктор физико-математических наук, профессор Лосев С А доктор физико-математических наук, профессор Осипов А.И.

Ведущая организация: .

Институт энергетических проблем химической физики РАН

Зашита состоится 15 марта 2000 г. на заседании Специализированного совета Д 002.53.03 при Объединенном институте высоких температур РАН по адресу: 127412, Москва, ул. Ижорская 13/19 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИВТ РАН Автореферат разослан " 02 " Февраля 2000 года

Ученый секретарь Специализированного совета

кандидат физико-математических наук А Н.Давыдов

© Объединенный институт высоких температур РАН, 2000

£ 36 03

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК* РАБОТЫ

•Диссертационная работа посвящена систематическому и детальному исследованию упругих и неуп^угих столкновений атомов и молекул методом рассеяния быстрых молекулярных пучков (Е ~ 1 кэВ) на малые (10"**- 10'г рад) углы. В начале 40-х годов в связи с быстрым развитием сверхзвуковой авиации и ракетной техники возникла потребность в данных о коэффициентах переноса газообразных компонентов атмосферы Земли при высоких температурах (больше 1000 К). Это стимулировало возникновение метода рассеяния быстрых молекулярных пучков, который позволял определять высокознергетичные участки гривой потенциального взаимодействия атомов и молекул и затем рассчитывать необходимые свойства на основа соотношений молекулярно-кинетической теории. 0 США у истоков этого метода стоял профессор И.Амдур из Массачусет-ского технологического института. В нашей стране развитие метода быстрых молекулярных пучков связано с именем профессора В.Б.Леонаса (1931-1992), который в начале 60-х годов начал свои исследования а МГУ им. М.В. Ломоносова, а затем продолжил их в Институте космических исследований РАН и Институте проблем механики РАН. Эти исследования были выззаиы развитием космических исследований и необходимостью оценки условий полета космических аппаратов в плотных слоях атмосфер Земли и планет. В 1972 году В.Б.Леонас защитил докторскую диссертацию "Исследование столкновений и сил взаимодействия атомных частиц в газах". В данной работе представлены результаты дальнейшего развития исследований с использованием метода рассеяния быстрых молекулярных пучков.

Актуальность темы диссертации.

Актуальность темы диссертации связана с тем, что изучение природных и технологических процессов потребовало знания свойств вещества с возросшей точностью в очень широком диапазоне температур и давлений. Развитие газовой динамики, теплофизики, физики плазмы, газового разряда, физики лэзороо и т.п. невозможно без качественна а понимания и количественной информации об элементарных, процессах при столкновении атомных частиц при экстремальных условиях (высокой температуре и больших давлениях). Одно/о ни-

дежные сведения о свойствах реальных веществ имеются в основном для температур не выше тысячи градусов и давлений, не превышающих сотни килобар. Традиционно количественная информация об упругих и неупругих столкновениях извлекалась при изучении равновесных или кинетических свойств вещества в газообразном, жидком или твердом состоянии, дававшего информацию макроскопического характера типа констант скорости, времен релаксации, коэффициентов переноса. Недостатки такого подхода очевидны и они связаны с сильным усреднением по прицельным расстояниям, ориентациям, относительной и внутренней энергиям сталкивающихся частиц. Кроме того, эти традиционные методы, как правило, не обеспечивали знание свойств вещества при экстремальных условиях. Лабораторный эксперимент в таких условиях очень часто просто невозможен, и математическое моделирование оказывается единственным способом детального исследования явления. Для проведения надежного математического моделирования требуется знание количественной информации об элементарных процессах и потенциалах взаимодействия при столкновениях атомных и молекулярных частиц. Для получения этой информации об элементарных взаимодействиях разумно обратиться к экспериментам, в которых такие элементарные взаимодействия проявляются наиболее прямым образом, - методу рассеяния молекулярных пучков. Метод рассеяния молекулярных пучков является начальным в цепочке: молекулярные пучки сечения рассеяния (упругие, неупругие) потенциал взаимодействия, вероятности переходов -> расчет свойств вещества. Проведенные в ходе выполнения диссертационной работы исследования связаны с экспериментальным изучением упругих и неупругих столкновений атомов и молекул в области энергий взаимодействия частиц 0,1-10 эВ, отвечающих диапазону температур 1000-100000 К. Для реализации этих энергий взаимодействия наиболее подходит метод рассеяния быстрых (-1 кэВ) пучков на малые углы (~10"* -10'2 рад). В тех случаях, когда восстановление потенциала взаимодействия по тем или иным причинам затруднено, проводится сравнение сечений, рассчитанных на основе теоретических потенциалов и экспериментально измеренных сечений. На основе этого сравнения делается заключение о справедливости тех или иных приближений, ис-

гольэованных при теоретических расчетах потенциалов взаимодействия или же при расчетах дифференциальных сечений. Это придает исследованиям с молекулярными пучками фундаментальны* характер. Переход от регистрации самого факта рассеяния к измерению двойных дифференциальных сечений рассеяния (по ушу и энергии) превращает метод рассеяния молекулярных пучков в универсальный инструмент. Этот переход позволяет на основе измерений этектров потерь энергии изучать неупругие процессы п{м столкновении атомов * молекул и определять сечения соответствующих процессов Таким образом, открывается интересная возможность получения информации о пересечениях тотенциальных кривых, ведущих к различным неупругим процессам.

Цотыгайлн

Цель работы состояла в систематическом и детальном экспериментальном исследовании столкновений атомов и молекул методом рассеяния быстрых молекулярных пучков, существенном расширении возможностей этого метода, позволяющем исследовать не только упругие, но и неупругие столкновения. В »язи с этим решались следующие задачи.

Г-Разработке и соэдмме автоматизированной экспериментальной установки цля изучения улрулко и иеупругого рассеяния, позволяющей одновременно изучать как сам факт рассеяния, так и энергию рассеянной частицы. Рассмотрение методических вопросов экспериментального изучения рассеяния на быстрых лучках.

2.-Проведение исследований вторичных электронных умножителей, предназначенных для регистрации быстрых атомных частиц, позволяющих повысить точность измерения.

-Измерение дифферещиальных и интегральных сечений рассеяния атомных 4 молекулярных систем, восстановление на этой основе потенциалов взаимодействия. Тестирование имеющихся теоретических потенциалов взаимодействия. -

(. Изучение неулрутих процессов при столкновении атомов и молекул. Анализ особенностей на дифференциальных сечениях рассеяния систем с участием молекул

/

5.-Исследование процессов электронного возбуждения различных молекул при бомбардировке атомами.

6.-Применение полученных результатов для расчета макроскопических свойств вещества.

Научная новизна

1. Метод рассеяния быстрых пучков на малые углы превращен в универсальный метод, позволяющий одновременно изучать как упругие, так и неупругие столкновения. Создана уникальная установка, позволяющая измерять двойные дифференциальные сечения (по углу и энергии) при рассеянии быстрых молекулярных пучков на малые углы.

2. Проведены обширные исследования упругих и неупругих столкновений атомов и молекул в диапазоне энергий взаимодействия 0,1 -10 эВ.

3. На основании измеренных интегральных и дифференциальных сечений рассеяния и спектров потерь энергии получены потенциалы взаимодействия различных атом- молекулярных систем.

4. Проведено тестирование различных теоретических потенциалов взаимодействия и делается оценка их достоверности.

5. Впервые обнаружена особенность на дифференциальном сечениях рассеяния атом - молекулярных систем, которая была исследована и ее происхождение объяснено.

Практическая ценность

Создана установка по изучению рассеяния быстрых молекулярных пучков на малые углы, которая позволила проводить одновременные измерения дифференциальных сечений по углу и энергии при рассеянии быстрых молекулярных пучков на малые углы. Создание подобной установки имеет значительную практическую ценность в связи с возможностью экспериментального определения потенциалов межмолекулярного взаимодействия и исследования элементарных физических процессов (например, электронного возбуждения).

При создании установки были проведены работы по автоматизации экспериментов с помощью различных управляющих устройств и ЭВМ. Проведенные работы представляют практическую ценность и могут быть использованы в экспериментальной физике.

Исследованы характеристики вторичных электронных умножителей, необходимые для надежной регистрации быстрых атомов, молекул и ионов; результаты этих исследований были использованы, в частности, для анализа данных, получаемых при изучении солнечного ветра на космических аппаратах.

Проведенные методические работы по анализу результатов рассеяния быстрых молекулярных пучков позволяют надежно обрабатывать получаемые экспериментальные дифференциальные сечения рассеяния с учетом геометрических особенностей эксперимента.

Полученные в работе потенциалы взаимодействия в оттапкивательной области позволяют рассчитывать свойства газов при высоких температурах и больших давлениях. Защищаемые положение

1. Создание экспериментальной установки, которая позволила проводить измерения двойных (по углу и энергии) дифференциальных сечений рассеяния нейтральных атомных пучкоа при столкновениях быстрых атомных частиц с атомами и молекулами, определять вклады неупругих электронных переходов при рассеянии систем, включающих молекулы.

2. Проведение методических работ по анализу результатов рассеяния быстрых молекулярных пучков, что дало возможность надежно обрабатывать экспериментальные дифференциальные и полные сечения, получаемые при рассеяний быстрых молекулярных пучков на малые углы и проводить срав-

■ нение с рассчитываемыми теоретическими сечениями.

3. Лабораторные испытания и калибровка прибора ГАЗ-2, предназначенного для регистрации на космических аппаратах быстрых нейтральных атомов водорода в солнечном ветре при наличии сильного ультрафиолетового излучения.

I. Исследование рассеяния ионов и* на молекулах N2. СО, Нг, СОг, N43, НгО для энергий пучков 500 -. 1250 эВ и обнаружение осцилляций, связанных с квантовым характером рассеяния. Сравнение экспериментальных дифференциальных сечений рассеяния с рассчитанными в классическом и квантовом приближениях сечениями для имеющихся теоретических потенциалов взаимодействия.

6. Восстановление потенциалов взаимодействия ряда атом-атомных систем на основе совместных результатов измерений дифференциальных и интегральных сечений рассеяния.

в. Восстановление упругих и неупругих дифференциальных сечений рассеяния по измерениям двойных дифференциальных сечений рассеяния (по углу и энергии) для систем, включающих молекулы. Определение по упругим дифференциальным сечениям потенциалов взаимодействия таких систем.

7. Обнаружение на дифференциальных сечениях рассеяния особенности радужного типа для рассеяния систем, включающих молекулу. Эта особенность была исследована и ее происхождение объяснено.

в. Изучение процессов электронного возбуждения молекул при рассеянии быстрых пучков по измерениям двойных дифференциальных сечений рассеяния.

8. Демонстрация возможности описания свойств вещества (например, транспортных свойств) с помощью восстанавливаемого из эксперимента эффективного потенциала взаимодействия для систем с незамкнутыми электронными оболочками.

10. Расчет интегралов столкновения ряда систем для широкого диапазона температур (до 20000 К) и применение полученных потенциалов для расчетов сжимаемости конденсированных газов. .

Достоверность и надежность результатов,

Достоверность и надежность экспериментальных результатов и выводов работы достигнуты тщательностью проведения экспериментов и анализом методов обработки экспериментальных данных, определением погрешностей измерений, сравнением результатов настоящей работы с экспериментальными и теоретическими результатами других авторов. Апррбацир работы,

Результаты исследований, полученные автором с использованием метода рассеяния быстрых пучков, неоднократно обсуждались на различных семинарах и докладывались на следующих конференциях, симпозиумах: У Международном симпозиуме по молекулярным пучкам (Ница, 1975), У! Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (У1- ВКЭАС,

Тбилиси, 1975), У1 Международном симпозиуме по молекулярным пучкам (Амстердам, 1977), УН Международном симпозиуме по молекулярным пучкам (Тренто, 1979), УН Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (УН- ВКЭАС, Петрозаводск, 1978), УШ Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (УШ- ВКЭАС, Ленинград, 19Э1), У1 Симпозиуме по межмолекулярным взаимодействиям молекул (Вильнюс, 1982), XIII Международном симпозиуме по динамике разреженного газа (Новосибирск, 1982), IX Международном симпозиуме по молекулярным пучкам (Фрайбург, 1983), УШ Всесоюзной конференции Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях, (Москва, 1983), IX Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (IX- ВКЭАС, (Рига,

1984), УН Всесоюзной конференции по динамике разреженных газов (Москва,

1985), III Всесоюзном совещании по координатно-чувствительным фотоприемникам и устройствам на их основе (Барнаул, 1985), XI Международной конференции МАРИВД «Высокие давления в науке и технике» (Киев, 1987), X Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (X-ВКЭАС, (Ужгород, 1988), X Всесоюзной конференции по динамике разреженных газов (Москва, 1989), XI Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (XI- ВКЭАС, (Чебоксары,1990), УШ Международной конференции по физике высокозарядных ионов (Омия, Япония, 1996), Международном симпозиуме по изучению космической плазмы путем непосредственных и дистанционных измерений (Москва, 1998), 15 Европейской конференции по гермофизическим свойствам (Вуурцбург, Германия, 1999), Международной конференции "Прогресс в космической газовой динамике", Москва, 1999).

Публикации.

По результатам исследований с использованием' метода рассеяния быстрых молекулярных пучков автором опубликовано свыше 90 печатных работ [статей, препринтов, тезисов и трудов конференций). В диссертацию включены ге работы, в хоторых участие автора было определяющим. Список основных 1убликаций по теме диссертации приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения. Она содержит 295 страниц, включая 142 рисунка и список литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ,

Все включенные в диссертацию проблемы объединяет то, что они связаны с исследованиями столкновений атомов и молекул методом рассеяния быстрых пучков на малые углы.

Во ввеяении обоснованы целесообразность и актуальность проведенных в диссертационной работе исследований и сформулированы цель исследований, научная новизна, научная и практическая ценность полученных результатов и перечислены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу отечностей микроскопического подхода к изучению свойств вещества по сравнению с макроскопическим. В первом параграфе рассматривается роль метода молекулярных пучков в экспериментальном изучении микроскопических свойств вещества. На основе соотношений классической статистической термодинамики показана фундаментальная роль потенциала взаимодействия атомных частиц. Отмечается, что метод молекулярных пучков в некоторых случаях является единственным экспериментальным методом, позволяющим получать сведения об элементарных процессах при столкновении атомных частиц. Указывается на особую роль метода рассеяния быстрых (энергия - 1 кэВ) молекулярных пучков на малые (10"* -10'2 рад) углы, который позволяет исследовать столкновения в диапазоне энергий взаимодействия 0,1 -10 эВ. Этот диапазон соответствует состоянию вещества при высоких температурах и больших давлениях. Именно метод рассеяния быстрых пучков на малые углы дает уникальную возможность исследовать оттап-кивательную ветеь потенциала взаимодействия и на этой основе рассчитывать

■ . ■ - ' ■1~ ■ 'I

свойства веществ'а в экстремальных условиях (высоких температурах и давлениях). В этом параграфе подробно обсуждаются достоинства и недостатки метода рассеяния быстрых молекулярных пучков. •• . - '

Метод молекулярных пучков широко применяется для изучения упругого рассеяния атомных частиц. В этих экспериментах пучок частиц с энергией Е и интенсивностью 1о проходит через мишень с плотностью п и длиной (3). Измерения проводятся двух типов: первый - когда неподвижным детектором с некоторой угловой апертурой сю измеряют интенсивность лучка I после мишени; второй - когда подвижным детектором измеряется угловое распределение <Л(а), рассеянных на мишени частиц (а - угловое положение детектора). Эти величины связаны с интегральным 0(ао,Е) и дифференциальным сечением рассеяния а(а,Е) следующими соотношениями:

1=1о-ехр(-п-с1ЬС1(ао,Е))

сП(а)=1о-с(а,Е)-п-сИ-1Ш Здесь ЙЯ- телесный угол, стягиваемый детектором. Интегральное сечение рассеяния связано с дифференциальным следующим соотношением:

к

<Ха,, Е)=2л|о(а, Е^паЛх

Эти сечения затем используются для восстановления парного потенциала взаимодействия. Дифференциальное сечение рассеяния связано с углом рассеяния и прицельным расстоянием сближения Ь:

ь сЗЬ

вша 11а

<Ю

А угол рассеяния в приближении малых углов рассеяния связан с прицельным расстоянием и потенциалом взаимодействия V:

Е { л/к'-Ь2

Из приведенных выше соотношений видно, что восстановление потенциала взаимодействия по измерениям рзссеяния достаточно сложная задача.

Во втором параграфе первой главы подробно обсуждаются теоретические вопросы упругого рассеяния в классическом и квантовом приближениях.

О

приводятся основные формулы, используемые для расчетов упругих полных (интегральных) и дифференциальных сечений рассеяния.

Исследование в течение многих лет упругого рассеяния атомных частиц показало необходимость изучения неупругих процессов при столкновении быстрых атомных частиц. В третьем параграфе первой главы обсуждаются возможные экспериментальные подходы к изучению неупругих столкновений при использовании метода быстрых пучков. Обосновывается преимущество время-пролетного метода измерения неупругих потерь энергии. Отмечается, что определение времен пролета является практически единственным способом измерения энергии после столкновения быстрой атомной частицы с мишенью. Приводятся результаты лабораторных испытаний и калибровки прибора ГАЗ-2, предназначенного для регистрации на космических аппаратах быстрых нейтральных атомов водорода в солнечном ветре при наличии сильного ультрафиолетового излучения. Обосновывается применение времяпролетного метода на основе создания очень коротких сгустков частиц, для определения энергии быстрой нейтральной частицы. 8 результате измерения энергии рассеянных частиц в экспериментах с молекулярными пучками наряду с интегральными и дифференциальными сечениями рассеяния появляется спектр неупругих потерь энергии. Отмечается, что измерение энергии быстрой частицы существенно расширяет возможности исследования элементарных процессов методом рассеяния быстрых пучков.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальных установок для изучения рассеяния быстрых молекулярных пучков на малые углы, созданных при выполнении данной работы, результатам исследований детекторов быстрых атомных частиц на основе каналовых электронных умножителей и микроканальных пластин и рассмотрению методических вопросов, связанных с обработкой измеренных величин. , '

Первый параграф этой главы посаящен описанию двух созданных экспериментальных установок, на которых было получено большинство результатов. На рис.1 показана последняя версия экспериментальной установки.

Эта установка включает следующие основные узлы: секцию получения ионного пучка (масс-спектрометр МИ-1201) (I), секцию модуляции ионного пучка

(II), секции перезарядки (III) и рассеяния (IY), времяпропетную секцию (Y), секцию детектора (YI), измерительно-управляющий комплекс (YII). С помощью этой установки можно измерять не только упругие интегральные и дифференциальные сечения рассеяния, но и определять энергию рассеянной частицы. Ее создание стало возможным благодаря использованию времяпролетного метода измерения энергии рассеянной частицы и применению разработанного в лаборатории коордиматно-чувствительного детектора частиц на основе сборки из трех широкоформатных микроканальных пластин. Пролетная база составляет 2 метра, а общая длина установки приблизительно равна 5 метрам. Детектор имеет специальный коллектор, позволяющий определять координату зарегистрированной частицы и сетку перед коллектором, с которой снимается сигнал, используемый для времяпролетных измерений. Для достижения энергетического разрешения ДЕ/Е-5-10"4 необходимо было измерять времена пролета базы с погрешностью менее 1. но. Пространственное разрешение детектора было равно порядка 300 мкм.

Рис.1. Схема экспериментальной установки.

В установке поддерживается высокий белмаслпный вакуум (- 10* - 10"" мм рт ст.), достигаемый за счет использования для откачки турбомолекулярных насосов.

Эта установка относится к новому поколению экспериментальных установок. В ней отсутствует подвижный детектор с малой угловой апертурой для измерения угловых распределений рассеянных частиц, обработка сигналов с детектора осуществляется по мере их поступления и предварительные результаты выдаются на экран дисплея. Установка управляется измерительно-управляющим комплексом на основе персональной ЭВМ и позволяет проводить измерение двойных дифференциальных сечений (по углу и энергии) практически в автоматизированном режиме. В этом параграфе обсуждаются возможные, экспериментальные причины, приводящие к погрешности измеряемых интегральных и дифференциальных сечений. Отмечается, что основной вклад в эту погрешность вносят погрешности, связанные с измерением давления в камере рассеяния. При применении особого прибора для измерения давления (электронного расходомера) эта погрешность уменьшалась с 20% до 1-2 %. Погрешность измерения интегральных и дифференциальных сечений в зависимости от способа измерения давления в камере рассеяния менялась от 5 до 25%.

Большую роль при использовании метода молекулярных пучков играют детекторы частиц. Во втором.параграфе второй главы рассматриваются результаты экспериментального исследования некоторых из использованных в работе канаповых электронных умножителей и сборок микроканальных пластин при регистрации быстрых атомных частиц. Детекторы на основе таких умножителей характеризуются очень большим коэффициентом усиления (до 10°). Сборки на основе микроканальных пластин позволяют создавать координатно-чувствительные детекторы с хорошим пространственным разрешением (до 10 мкм). Но дело в том, что характеристики таких детекторов при регистрации быстрых ионов и молекул не были известны. Были исследованы как опытные образцы, так и промышленно выпускаемые детекторы (в частности, каналовый электронный умножитель ВЭУ-6, сборки микроканальных пластин ВЭУ-7, "Олень"). Полученные характеристики дали возможность не только более грамотно использовать эти детекторы в эксперименте, но и позволили провести надежный анализ данных, получаемых на космических аппаратах при регистрации быстрых частиц. На основании накопленного опыта был собран координат-но-чувствительный детектор на основа сборки из трех широкоформатных мик-

роканальных пластин, используемый для проведения измерений двойных дифференциальных сечений. Также был создан специальный детектор с очень широким углом охвата (2к - детектор),, позволяющий исследовать множественный выход вторичных- электронов при бомбардировке поверхности твердого тела быстрыми атомными частицами.

В третьем параграфе второй главы рассматриваются методические вопросы анализа получаемых в эксперименте результатов, перехода от измеренных угловых распределений и поглощений к истинным интегральным и дифференциальным сечениям, обсуждаются вопросы функционального описания короткодействующих потенциалов взаимодействия. Дело в том, что анализ результатов рассеяния на быстрых пучках сильно отличается от аналогичного анализа при исследованиях с тепловыми пучками. В эксперименте по рассеянию быстрых пучков на малые углы неидеальности эксперимента (конечные размеры пучка и детектора, расходимость пучка и т.п.) в некоторых случаях дают вклад а измеряемые величины, сравнимый с самими сечениями. Поэтому нами был предложен подход, позволяющий разделить аппаратные эффекты, связанные с геометрическими факторами и чисто физическими причинами рассеяния.

Вопросы функционального описания межатомного короткодействующего взаимодействия также очень важны. До недавнего времени использовались два типа функционального представления короткодействующих потенциалов - об-ратностепенного \/=Си экспоненциального \/=А ехр(-р В) (здесь V - потенциал взаимодействия, Я - межмолекулярное расстояние). Оказалось, что многие экспериментальные измерения дифференциальных сечений рассеякия не описываются приведенными выше модельными потенциалами. Было продемонстрировано, что экспоненциальный потенциал с "плавающей экспонентой" \/=Аехр(-рН-у Кг) позволяет более адекватно воспроизводить измеренные дифференциальные сечения рассеяния. В работе было показано, что на основе вида дифференциального сечения упругого рассеяния можно делать предварительные выводы о ходе потенциала взаимодействия и празильно выбирать нужное модельное представление потенциала взаимодействия.

Третья глаза посвящена проблемам восстановления потенциалов взаимодействия атомных частиц на основе измерений интегральных и дифференциальных сечений рассеяния. В первом параграфе этой главы рассматриваются теоретические проблемы восстановления потенциалов взаимодействия на основе изучения рассеяния быстрых молекулярных пучков на малые углы. Как известно, определение потенциала взаимодействия является очень сложной задачей. Проблема восстановления решается или подбором модельного потенциала с варьируемыми параметрами и достижения согласия рассчитываемых сечений с экспериментально измеренными или же путем решения обратной задачи, предложенным О.Б.Фирсовым. Мы использовали оба подхода. В частности был модернизирован, разработанный Фирсовым подход, и было решено применить для восстановления потенциалов взаимодействия комплексный метод, который включает измерения как дифференциальных, так и интегральных сечений рассеяния. Кроме того, используются данные о потенциале взаимодействия в области потенциальной ямы, полученные теоретическим путем или на основе других экспериментальных исследований. Такой подход позволяет получать единый потенциал взаимодействия во всем диапазоне межмолекулярных расстояний.

Во втором параграфе этой главы представлены результаты восстановления потенциалов межатомного взаимодействия для систем Не - Не, N6 - N6, Хе - Хе на основе совместных измерений интегральных и дифференциальных сечений рассеяния. Обращение к этим системам на случайно. Изучение взаимодействия атомов благородных газов представляет фундаментальный интерес и служит, а частности, базой для тестирования экспериментальной установки. Для задания потенциала в области потенциальной ямы был проведен сравнительный анализ различных теоретических и экспериментальных потенциалов. На рис.2 показан полученный в работе короткодействующий потенциал взаимодействия и проводится сравнение с имеющимися экспериментальными и теоретическими потенциалами. Этот потенциал хорошо аппроксимируется выражением: . • ■

У(И)=224,71 ехр(-4,1в

Здесь V в эВ, a R в А. Этот потенциал справедлив в диапазоне R 0,8 + 2 А Погрешность этого потенциала составляет ±10%. Аналитические формулы получены и для потенциалов Ne-Ne и Хе-Хе.

RA

Рис.2. Потенциалы взаимодействия системы Не-Не: 1- настоящая работа, 2- Foreman et а!.. 1974, 3- Arodur, 1968,4- Böhm, Ahlrichs, 1981,5-Starykh. Kapyshev, 1980,6 - Леонас, 1972, 7- Nyeland, Toennies. 1986,8 - данные квантовомеханичесхих расчетов (из работы (Foreman et al., 1974).

В третьем параграфе третьей главы представлены результаты восстановления эффективных потенциалов межмолекулярного взаимодействия для систем Не - Nj, N2 - N2, Hi - Hi. Взаимодействие с участием двухатомных моле. кул, вообще говоря, зависит от ориентации оси молекулы в пространстве. Для

нахождения анизотропной поверхности потенциальной энергии из данных о дифференциальных сечениях рассеяния, усредненных по колебательной и вращательной переменной, недостаточно. Поэтому обычно восстанавливается некоторый • эффективный сферически симметричный потенциал взаимодействия, который можно рассматривать как усредненную анизотропную поверхность потенциальной энергии. В ряде приложений (там, где эффекты внутренних степеней свободы не являются существенными) такое модельное представление вполне оправдано. Полученные дифференциальные сечения рассеяния для систем, включающих молекулы, как нами впервые было показано, имеют особенность радужного типа для приведенных углов рассеяния се Е -10 - 20 рад эВ. Такую особенность можно объяснить различными причинами: особым ходом потенциала взаимодействия, влиянием колебательного возбуждения, наличием возбуждения электронных степеней свободы молекул. Измерение двойных дифференциальных сечений дал о возможность установить точную причину этой особенности - возбуждение электронных степеней свободы молекул. На основе измерения неупругих потерь энергии нам удалось выделить упругие дифференциальные сечения, которые были использованы для восстановления эффективных потенциалов взаимодействия систем Не - N2, N2 - N2.. .

На рис.3 показан восстановленный потенциал взаимодействия системы Не - N2. Этот потенциал хорошо аппроксимируется формулой:

253- ехр(-2,95 - И) для И в диапазоне 1,4 +1,9 А 435 ехр(-3,26И) для Я в диапазоне 1,9 ч-2,8 А

Здесь V в эВ, а Я в А. Погрешность этого потенциала составляет ±10%.

Для системы Нг - Нг нами не были проведены еремяпролетныв измерения и поэтому восстановление потенциалов взаимодействия было осуществлено подобно атом- атомным системам на основе использования совместной обработки интегральных и дифференциальных сечений рассеяния.

V, эВ

10 0

v

'V.

-0. 0 0 1

0.0 0 0

10

7.5 2.0 2.5 0 4.5

/ я. А

-0. О О 2 - ,

Рис.3. Восстановленный потенциал взаимодействия \/(Я) для системы Не-Ыг. 1-настоящая работа, 2-зкстраполяция, 3- потенциал из измерений на тепловых пучках

Четвертая глава посвящена изложению результатов изучения рассеяния ионов и* на молекулах N2, СО, Нг, СО2, Н2О и ЫНз при высоких энергиях (500 -1250 эВ). Измерения были проведены автором на установке в Институте атомных и молекулярных исследований (Амстердам). Были обнаружены осцилляции на дифференциальных сечениях рассеяния, которые связаны с «вантовым характером рассеяния (см. рис.4).

С использованием классических и квазиклассических методов для некоторых из исследованных систем были рассчитаны дифференциальные сечэкия рассеяния, которые затем сравнивались с измеренными угловыми распределениями. Так как эксперименты выполнены при относительно высоких энергиях столкновения, то измеренные сечения во многом определялись отталкиаэтело-ной частью потенциала взаимодействия. Высокие скорости столкнооеиия та<:«<з позволили рассматривать моле(сулярные степени свободы замороженными в

течение всего времени столкновения и считать, что анизотропия столкновения за время единичного акта столкновения сохранялась.

1_п(1(а)а)

Рис.4. Дифференциальные сечения рассеяния системы для различных энергий столкновения.

В параграфе первом этой главы представлено описание экспериментальной установки и методик обработки экспериментальных данных. Для измерения угловых распределений рассеянных частиц использовался координатно -чувствительный детектор квадрантного типа, что дапо возможность для некоторых из исследованных систем разрешить осцилляции на дифференциальных сечениях рассеяния, связанные с квантовым характером взаимодействия.

Во втором параграфе кратко представлены подходы к расчетам дифференциальных сечений рассеяния для атом - молекулярных систем. Рассмотрены упрощающие предположения, которые связаны с применением в эксперименте пучков высоких энергий и измерения рассеяния на малый угол.

В третьем параграфе четвертой главы представлены результаты экспериментального изучения системы И* - N2 и квантовые и классические расчеты дифференциальных сечений рассеяния для некоторых анизотропных потенциалов взаимодействия. Было показано, что имеющиеся теоретические потенциалы взаимодействия не описывают экспериментальные данные, что свиде-

тельствует о недостаточной точности отталкивательной части потенциала 11* -N2.

В четвертом и пятом параграфах четвертой главы проводится аналогичное рассмотрение для систем и* - СО и и* - Нг.

В шестом параграфе этой главы представлены результаты изучения рассеяния ионов У* на молекулах СОг, N20, Н20 и N14}. Результаты этого изучения носят качественный характер, что связано как с недостатком потенциалов для этих систем, так и со сложностью расчетов такого рода потенциалов взаимодействия.

Пятая глава посвящена результатам исследования дифференциальных сечений рассеяния систем нейтральных частиц, включающих молекулы. В этой главе показано, что многочисленные исследования дифференциальных сечений рассеяния привели к необходимости измерения неупругих потерь энергии. В течение долгого времени считалось, что в диапазоне приведенных углов рассеяния 1- 15 эВ рад измеряемые дифференциальные сечения рассеяния соответствуют чисто упругому взаимодействию. Поэтому измеренные дифференциальные сечения рассеяния сравнивались с расчетами для имеющихся теоретических потенциалов взаимодействия и на этой основе делался вывод о справедливости теоретических поверхностей потенциальной энергии. Однако нами было установлено аномальное поведение дифференциальных сечений рассеяния для систем с участием молекул (наличие особенности радужного типа для приведенных углов рассеяния аЕ-10-15 эВ рад, по оси ординат отложено произведение тока измеренных частиц I на квадрат угла рассеяния о) (см. рис.5).

Мы пытались путем сравнения результатов расчетов для различных теоретических потенциалов с экспериментальными данными понять природу этой особенности. В первом параграфе этой главы сообщаются результаты расчетов в классическом приближении для анизотропных потенциалов как для поверхности потенциальной энергии в виде разложения по полиномам Лежандра, так и для потенциалов аддитивного типа и проведено сравнение результатов расчетов по теоретическим потенциалам с экспериментальными измерениями

дифференциальных сечений систем Не- N2, Не-СО, N2- N2, СО - СО, Аг - N2, N0, Не-СО, СОг, Аг - СОг, Не - Нг, Нг- Не. Было показано, что фактически ни один теоретический потенциал взаимодействия не воспроизводит результаты измерений.

1-

-Г]

"•-"а ,,■•"•—'"*

1 • ' ' ' Ш'.Ж

, „ , I ' '.АГ-М.

Г» , , . »^п.Л^Г""* • , 1' -I

На-СО ■■■И'',

2 з-

'1 .», «Г

, , » » шиш щ и»Л 11 1 * *

не- МО , , .[ГТ I «'I, „

"•^...лЯп.НК!'!«11" 'V

, , , М'Ы I «1,111^'.,

Н« - СО, . «.•• |

, .„ли

т...............

20 ЛО

оЕ, аВ рмп

8 4

3 '

й

2 *

-

Рис. 5. Сводка результатов измерений дифференциального рассеяния атомно-молекулярных систем. Обращает внимание наличие структуры, отсутствующей для атом-атомных систем.

Во втором параграфе этой главы сообщаются результаты изучения радужного выброса на примере измерения высокоэнергетического рассеяния нейтральных атомов благородных газов (Не, Ыв, Аг, Кг, Хв) на молекулярном азоте на малые углы. Особенно тщательно было исследовано рассеяние Не на N2. Основные эмпирические факты этих исследований можно суммировать следующим образом: относительно узкая локализация радужного пика, смещение максимума пика с изменением энергии, изменение ширины и амплитуды пика с энергией, различие этих величин при смене роли частиц и, наконец, смещение положения пиков по шкале приведенных углов для различных энергий пучка. Эти факты являются однозначным указанием на то, что происхожде-

нив пика непотенциальное (т.е. не может быть описано в рамках единственной потенциальной кривой, для которой имеет место инвариантность картины рассеяния в приведенных координатах о(а)а2 и а-Е). Была выдвинута гипотеза о "колебательной" природе особенности. Однако измерения двойных дифференциальных сечений указанных систем показали, что происхождение этих пиков связано с наличием возбуждения электронных степеней молекул. Об этом более подробно рассказывается в главе 6.

Шестая глава посвящена изучению неупругих столкновений методом рассеяния быстрых пучков на малые углы. Неупругие столкновения изучались нами еще на первой версии экспериментальной установки, которая позволяла измерять только суммарные дифференциальные сечения рассеяния (т.е. сумму упругих и неупругих дифференциальных сечений). Анализ неупругости проводился на основе наложения друг на друга дифференциальных сечений рассеяния, измеренных при разных энергиях, в приведенных координатах а(а)а2 и а-Е. Так при изучении дифференциальных сечений взаимодействия метаста-бильных атомов He"(23S) на Аг было обнаружено не только отличие хода дифференциальных сечений от аналогичного при взаимодействии He(21S) - Аг, но и найдено, что эти дифференциальные сечения, измеренные при разных энергиях пучков, в приведенных координатах не совпадают друг с другом.

Обсуждению особенностей дифференциального рассеяния системы He*(23S) - Аг посвящен первый параграф шестой главы. Появление этих особенностей было связано с проязлением эффекта Пеннинга. Качественное и количественное объяснение поведения измеренных дифференциальных сечений было сделано на основе трактовки столкновений атомов Не* с Аг в терминах рассеяния с вертикальными переходами между термами возбужденного V* и ионного V+ состояний квазимолекулы. Были проведены расчеты измеряемой картины рассеяния и найдены параметры потенциала V* и ширина уровня T(R), определяющая вероятность перехода с возбужденного терма на ионный.

Во втором параграфе этой главы сообщаются результаты изучения электронного возбуждения атомов и молекул времяпрог.етным методом с помощью детектора с кольцевой щелью. Детектирование рассеянных и нерассеянных

частиц проводилось с помощью детектора на основе сборки из микроканальных пластин, перед которым располагалась маска с центральным отверстием для мониторирования пучка и кольцевой щелью с размерами Дг/г -5-10"2 (где г и Дг -радиус и ширина щели). Меняя кольцевые щели мы последовательно исследовали времялролетные спектры для различных углов рассеяния. На рис.6 показаны спектры потерь энергии системы Не -N2 для различных углов рассеяния при фиксированной энергии пучка Е=2,4 кэВ.

ЛК,вВ 50 40 30 20 10 О

Рис.6. Спектры неупругих потерь энергии системы Не-Ыг для различных углов рассеяния, измеренные детектором с кольцевой щелью.

Пик, расположенный вокруг значения с нулевой потерей энергии, соответствует упруго рассеянным частицам. Пики слева отвечают частицам, испытавшим различные неупругие переходы. По измеренным спектрам делается количественная оценка вклада неулругого рассеяния. Используя ранее измеренные дифференциальные сечения рассеяния систем Не-Ыг и N2 - N2 быль* найдены дифференциальные сечения упругого и неупругого рассеяния. Эт* сечения были использованы для нахождения потенциалов взаимодействия описание которых представлено в главе 3.

В третьем параграфе этой главы сообщаются результаты, полученные н! последней версии экспериментальной установки с использованием коорД^НЯ^

но - чувствительного детектора и пролетной базы 2,06 м. Это позволило нам одновременно изучать как дифференциальные сечения рассеяния, так и спектры потерь энергии во всем угловом диапазоне, охватываемом детектором. Кроме того, по сравнению с описанным выше случаем использования детектора с кольцевыми щелями, значительно улучшилось энергетическое разрешение и уменьшилось время измерения для получения результата с одинаковой статистической погрешностью.

В результате этого удалось непосредственно определять упругие и неуп-ругиа дифференциальные сечения, идентифицировать электронные переходы при столкновении атомов и молекул. На рис.7 представлены дифференциальные сечения рассеяния системы Не - N2 в приведенных координатах.

Рис.7. Дифференциальные (суммарное, упругое и неупругое) ... сечения рассеяния системы Не-М2.

• Суммарное дифференциальное сечение измерялось непосредственно по регистрации координаты каждой рассеянной частицы координатно-чувствительным детектором. Упругие и неупругие дифференциальные сечения находились из измерений спектров потерь энергии, показанных дпя системы Не

-N2 на рис.8 для энергии пучка Не 2,5 кэВ и различных углов рассеяния. По сравнению с рис.6 значительно улучшилось энергетическое разрешение. Аналогичные результаты получены для энергии 1,5 кэВ. Изучены также системы Не-СО, Не-Нг и Не-Ог

Число отсчетов в канале

1.4

1.2 " 1.0 -0.3 " 0.6 -0.4 " 0.2 " 0.0 "

He-N, Е - 2.5 кэВ

..................................6.4 - 14.9 ирад

----------------------2.8- 6.4 ирад

------------------1.2- 2.8 ирад

--0.3 - 1.2 ирад

N___

—I—

-40

—I—

-30

—I-■-i---1->-Г"

-20 -10 0 10 Потеря эиергвя.эВ

Рис.8. Спектры неупругих потерь энергии системы Не-Ыг для энергии 2,5 кэВ.

Как уже отмечалось ранее, лик / соответствует упруго рассеянным частицам, а пики //и III, частицам испытавшим различные электронные переходы. Идентификация переходов может быть проведена путем сравнения спектра потерь энергии с диаграммой термов молекул. Из сравнения спектров потерь энергии изоэлектронных систем Не- N2 и Не - СО было найдено, чтр вероятность электронного возбуждения молекул СО значительно меньше вероятности электронного возбуждения молекул N2. Оказалось также, что поведение пика II для этих же систем существенно различается - форма пика для системы Не- N2 практически не меняется с углом рассеяния, а для системы Не - СО вид пика розко зависит от угла рассеяния. Это свидетельствует о том, что для'системы

Не- N2 вероятности переходов на возбужденные состояния, соответствующие пику II, не меняются с углом рассеяния, тогда как для системы Не-СО такое изменение происходит.

Была сделана попытка на основе спектров потерь энергии и диаграмм термов молекул N2 и СО в рамках модели Франка - Кондона интерпретировать неупругий пик II как результат перехода из основного состояния на некоторые возбужденные состояния двухатомных молекул и определить вклад этих состояний. На рис. 9 показано совмещение рассчитываемых и экспериментальных спектров потерь пика II (для углового диапазона 1,6 -14,9 мрад) для системы Не-^ для энергии лучка 2,5 кэВ. Из этого рисунка видно, что этот пик хорошо описывается переходами на термы а 'Пд и Была проведена аналогичная попытка интерпретировать пик II для системы Не-СО. Оказалось, что для описания пика II достаточно два перехода между состояниями А'П и I1!" или А1П и О1 Д.

Число отсчетов в канале

Потеря энергии, эБ

Рис.9. Интерпретация неупругого пика II для системы Не-1 ^ как результат перехода на два возбужденных терма.

Аналогичное рассмотрение было проведено для пика II системы Не - Нг. В случае рассеяния атомов гелия на молекулах кислорода интерпретация неупругого пика II затруднена тем, что в исследуемой области спектра энергетических потерь кроме связанного возбужденного состояния присутствует целый ряд отталкивательных термов, а, следовательно, методика описания экспериментального пика суммой гауссов в данном случае неприменима. .

Четвертый параграф этой главы посвящен рассмотрению интерпретации особенностей на дифференциальных сечениях и спектрах энергетических потерь при высокоэнергетическом рассеянии атом - молекулярных систем, о которых подробно шла речь выше. Нами было рассмотрено два подхода к интерпретации. В одном из этих подходов рассматривается классическая задача рассеяния на системе трех пересекающихся термов (основного и двух возбужденных); во втором подходе та же классическая задача решается методом молекулярной динамики. Вероятности перехода с одного терма на другой задавались формулой Ландау - Зинера. Нам удалось воспроизвести радужную особенность на дифференциальных сечениях рассеяния, описать зависимость положения этой особенности на дифференциальном сечении от скорости, смоделировать характерные особенности на спектрах потерь энергии.

Седьмая глава диссертации посвящена вопросам применимости результатов, получаемых методом рассеяния быстрых лучков на малые углы. Как уже отмечалось, исследуемая область потенциала взаимодействия проявляется при моделировании макроскопических свойств вещества при высоких температурах и больших давлениях. Особенностью экспериментов на молекулярны» пучках является то, что в большинстве случаев мы получаем эффективный потенциал взаимодействия. Это связано с тем, что при столкновении происходил усреднение по всем ориентациям сталкивающихся молекул, по колебательнык, и вращательным состояниям. Кроме того, при столкновении частиц с незамкну тыми электронными оболочками взаимодействие происходит по несколько потен,циальным кривым, сходящимся к определенным состояниям свободны: агомоа или молекул. В первом параграфе этой главы представлен анализ воз можносги использования получаемых из экспериментов по рассеянию эффек тивных потенциалов частиц с незамкнутыми оболочками для расчета свойсп

ещэства (в данном случав интегралов столкновения). На примере систем )(3Р) - 0(3Р) и H(11S) - H(11S) путем решения модельной задачи было показано, то эффективный потенциал может в пределах опредепенной погрешности писывать интегралы столкновений частиц с незамкнутой электронной оболоч-ой.

Во втрром параграфе этой главы рассматриваются вопросы расчета ин-эгралов столкновений для широкого круга атом-молекулярных систем в широ-ом интервале температур, рассмотрены вопросы влияния отдельных участков отенциала взаимодействия на зависимости интегралов столкновений от тем-ературы и для компонентов воздуха были рассчитаны интегралы столкнове-ий. Рассчитаны интегралы столкновений для систем N2-N2, О2-О2, O2-N2. О-О2, i-Nj, N-N2, и N-Ог. Отмечается, что во многих случаях, начиная с приведенной эмпературы Т*>10 (Т*=Т/е, где е-глубина потенциальной ямы), для расчета ысокотемпературных интегралов столкновений может использоваться оттал-1вательный потенциал экспоненциального вида во всей области расстояний 5лижения.

В третьем параграфе этой главы рассматриваются вопросы расчета кимаемости конденсированных газов в мегэбарной области давлений на ос-овб парных потенциалов взаимодействия, полученных методом рассеяния ыстрых пучков на малые углы. Традиционные методы определения сжимае-ости газов (ударноволновые эксперименты, изознтропическое сжатие, сжатие алмазных наковальнях) обычно не даюу надежной информации при низкой !мпературе и при давпениях больше 0,5 Мбар. Поэтому используя модель ад-/ггивности сил взаимодействия в пределах первой координационной сферы эти рассчитаны кривые холодного сжашя для потенциалов Не, Ne и Хе, полу-гнных в настоящей работе. На рис.10 показано сравнение рассчитанной нами ¡ивой холодного сжатия системы Не-Не с экспериментом в алмазных нако-шьнях (Мао et at., 1986) и расчетом для имеющегося в литературе потенциала талкивания (Foreman, Rol, 1974).

Р, Мбар 10 -

He-He

Foreman, Rol 1974

1 -

0.1

1.0

i

2.5

1.5 2.0

d,A

Рис.10. Сравнение рассчитанных и экспериментальных кривых холодного сжатия для системы Не-Не. .

. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Создана экспериментальная установка, предназначенная для изучения рас сеяния быстрых пучков (Е~1 кэВ) на малые углы (10^-10"3 рад), дающая воз можность исследовать не только упругие, но и неупругие столкновения в диапа зоне энергий взаимодействия 0,1-10 эВ. Установка позволяет измерять двой ные дифференциальные сечения рассеяния в автоматизированном режиме Создание установки стало возможным благодаря совмещению времяпролетно го метода измерения потерь энергии и координато-чувствительного детектор: для регистрации частиц. •

2. Проведены широкомасштабные исследования вторичных электронных умно жителей, предназначенных для регистрации быстрых атомных частиц. Реэуль

тэты этих исследований позволили грамотно использовать каналовыв электронные умножители и сборхи микроканальных пластин для анализа данных, получаемых при изучении солнечного ветра на космических аппаратах. Накопленный опыт был использован для сборки в лаборатории детекторов быстрых частиц.

3. Проведены лабораторные испытания 'и калибровка прибора ГАЗ-2, предназначенного для регистрации на космических аппаратах быстрых нейтральных атомов водорода в солнечном ветре при наличии сильного ультрафиолетового излучения.

4. Рассмотрены методические проблемы обработки полных и дифференциальных сечений рассеяния, измеряемых при использовании быстрых пучков. Это связано с необходимостью учета конечных размеров пучка, детектора, мишени, расходимости пучка. Предложен и реализован универсальный способ учета геометрических особенностей установки (любой геометрии) с помощью так называемой аппаратной функции.

5. Впервые проведены исследования рассеяния быстрых ионов Li* на молекулах N2. СО, Hj, СО2, N2O, NH3, Н2О на малые углы. Обнаружены осцилляции -ta дифференциальных сечениях рассеяния, связанные с квантовым характером рассеяния. Выполнено сравнение экспериментально измеренных и рассчитанных для теоретических потенциалов дифференциальных сечений рассеяния. Делается вывод о справедливости теоретических потенциалов взаимодей-ггвия.. .

3. На основе совместных результатов измерений интегральных и дифференциальных сечений рассеяния восстановлены потенциалы взаимодействия 5яда атом-атомных систем (Не-Не, Хе-Хе, Ne-Ne) а интервале энергий взаимо-;ействия 0,1-10 эВ.

Впервые проведены измерения для ряда атом-молекулярных систем двой-1ых дифференциальных сечений рассеяния (по углу и энергии) и восстанов-юны на их основе упругие и неупругиа дифференциальные сечения. По най-|енным упругим дифференциальным сечениям восстановлены потенциалы 1заимодействия некоторых систем, включающих молекулы (He-N2, N2-N2, Н2-h).

8. Впервые обнаружена для быстрых пучков особенность на дифференциальных сечениях рассеяния систем, включающих молекулы для относительно больших углов рассеяния. Эта особенность была исследована и ее происхождение объяснено на основе электронного возбуждения участвующих в столкновении молекул.

9. Измеренные двойные дифференциальные сечения рассеяния атом-молекулярных систем позволили изучить процессы электронного возбуждения. Исследованы процессы электронного возбуждения молекул N2, Ог, СО, Н2 при бомбардировке атомами Не. Обнаружено несколько групп (пиков) на спектрах неупругих потерь энергии, соответствующих возбуждению различных состояний молекул. Произведена идентификация вкладов различных электронных переходов и найдены соответствующие зависимости сечений переходов от угла рассеяния и энергии столкновения.

10. Показано, что восстанавливаемый из измерений на молекулярных пучках эффективный потенциал может успешно описывать свойства вещества (например) перенос,

11. Полученные потенциалы взаимодействия были использованы для расчета свойств вещества в экстремальных условиях - вплоть до 20000К и давлений а несколько Мегабар.

Основные публикации по теме диссертации

Калинин АП., Леонас В.Б., Сермягин A.B., О разрешающей способности при измерениях полных и дифференциальных сечений с помощью атомных пучков, Вестник Московского университета, сер. физика, астрономия. N3,245-251,1971.

Калинин А.П., Леонас В.Б., Экспериментальное изучение взаимодействия атомов благородных газов с молекулой COj, ДАН, т. 197, N2, 393-395, 1971.

Калинин А.П., Леоиас В.Б., Интегралы столкновений для компонент диссоциированных планетных атмосфер, Теплофизика высоких температур, т.5,1066-1068,1971,

Калинин А.П., Леонас В.Б., Определение потенциалов межмолекулярного взаимодействия в области малых расстояний для СОг и N20 по данным упругого рассеяния пучков, ДАН, т.2, N1, 53-56,1971. Калинин А.П., Леонас В.Б., Рассеяние и дезактивация метастабильных молекул Ы^А'Х), Письма ЖЭТФ, Т. 14, 481-484, 1971. Калинин А.П., Леонас В.Б., Интегралы столкновений для компонент диссоции-'рованных планетных атмосфер, Теплофизика высоких температур, N 5.1066-1068,1971. <алинин А.П., Леонас В.Б., Изучение столкновений метастабильных атомов

Не(238) с Ы2 и Ог, Препринт ИКИ АН СССР, N 126, 10 е., 1972. (алинин А П., Леонас В. Б., Сермягин А. В., Короткодействующие силы отталкивания между атомами и молекулами атмосферных газов, в сб. Межпланетная среда, М., Наука, 196-209,1972. (алинин А.П., Леонас В.Б., Сермягин А.В., Кинетические свойства газов при высоких температурах: определение интегралов столкновения, Горение и взрыв, Материалы третьего Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву, М: Наука, 679-684,1972. [апинин А. П., Леонас В. Б., Экспериментальное исследование столкновений атомов Не в основном и'метастабильном (2ав) состояниях, ДАН СССР, т.210, N2, 316-318,1973. !алинин А.П., Леонас В.Б., О возможности экспериментального определения частот автоионизационного распада возбужденных молекулярных состояний, Письма в ЖЭТФ, т.21, вып. 12, 715-718,1975. алинин АЛ., Леонас В.Б., Изучение метастабильных атомов Не(253) и молекул М^Е5!/) в газах, Сборник Аэродинамика и газовая динамика, М., Наука, 237-255, 1976. айсберг О.Л.Денисюк А А, Калинин АП., Коваленко В.Б.,Поленов Б.В., Параметры каналовых электронных умножителей ВЭУ-4 при регистрации ионов, Вопросы атомной науки и техники, Ядерное приборостроение, вып. 33, М., Атомиздат, 103-112,1976.

Kalinin A.P., Leonas V.B., Sermyagin A.V., On the functionality of short-ranoe potentials derived from the beam scattering data, Chemical Physics Letters, v.39, N1, p.191-193,1976.

Грунтман MA, Калинин А.П., Особенности регистрации нейтральных частиц с энергиями 0,6-2,0 кэВ каналовым электронным умножителем с раструбом, препринт ИКИ АН СССР, N 311.М., 1-9,1977.

Грунтман М.А., Калинин А.П., Характеристики каналового электронного умножителя ВЭУ-6 при регистрации нейтральных частиц, ПТЭ, т 2, 180182,1977.

Зубков Б.В., Калинин А.П., Автоматизированная установка для исследования дифференциального рассеяния быстрых пучков, ПТЭ, N 4, 201-204, 1977.

Зубков Б.В., Калинин А.П., Измерительно-управляющий комплекс для автоматизации исследований атомных столкновений, Препринт ИКИ АН СССР N 366, Москва, 1-15,1977.

Леонас В.Б., Калинин А.П., Исследование ионизации при медленных столкновениях атомных частиц. Успехи физических наук, т.121, вып.4,-561-592,1977.

Калинин А.П., Леонас В.Б., Хромов В.Н. , Изучение дифференциального рассеяния атомов Не в СОг и N2, Письма в ЖЭТФ, вып.2, т.,26, 65-68, 1977.

Kalinin АР., Khromov V.N., Wijnaends van Resandt, Los J., leonaj V.B., Differential scattering of Li+ ions on N3 molecules, Yll International Symposium on molecular beams, Trento, Italy. 211-216,1979.

Грунтман MA, Калинин А.П., Использование микроканалоеых пластин для регистрации ионов с энергией в несколько килоэлектронвольт, Препринт ИКИ АН СССР N496,8 е., 1979.

Грунтман М.А., Калинин А.П., Характеристика блока микроканальных пластин в режиме регистрации тяжелых частиц, ПТЭ. т.4,175-177,1980..

Калинин А.П., Леонас В.Б., Обнаружение аномального поведения короткодействующего межмолекулярного потенциала систем Nj • N2, .СО-СО, ДАН, т.261, N5,1113-1115,1981.

Kalinin АР., Leonas V.B., Khromov V.N., Study of differential scattering by non-spherical intermolecular short range forces, Systems He, Ar-N2, CO, NO, COs, Molecular Physics, v.47, N4, 811-622,1982. Калинин А.П., Леонас В.Б., Родионов И.Д., Обнаружение колебательной радуги для высокоэнергетического рассеяния, ДАН, т 268 , N 2, 347-350, 1982."

Калинин А.П., О влиянии крутизны отталкивательного потенциала взаимодействия атомных-частиц на ход упругого дифференциального сечения рассеяния на малые углы, Журнал технической физики, т.52, вып. 3, 549-552,1982.

Зубков 6.В., Калинин А.П., Автоматизация измерений дифференциального рассеяния с применением модулей КАМАК, Препринт ИКИ АН СССР N822, М., 1-24,1983. <alinin А.Р., Wijnaends van Resandt, Khromov V.N., Kleyn AW., Los J., Leonas V.B., Differential cross-sections for U* scattering by N2 molecules Chemical Phys., v.85, 341-347,1984. (апинин А П., Леонас В.Б., Родионов И.Д., Исследование эффекта колебательной радуги при рассеянии быстрых молекулярных пучков, Препринт ИКИ АН СССР N876,1-14, 1984. •

!убков Б.В., Калинин АП„ Леонас В.В., Разработка и реализация системы коллективного пользования для автоматизации экспериментов по атом-молекулярным столкновениям, Петрозаводский университет, курс лекций t Общие проблемы физики столкновений атомных частиц», Петрозаводск, с.38-43,1984. 'ллинин А.П., Родионов И.Д., О возможности экспериментального изучения эффектов неаддитивности короткодействующих межатомных сил, Препринт ИПМ АН СССР им. М.В.Келдыша, N 110, 1-29, 1985. ¡alinin А.P., Leonas V.B., Measurements of differential Не-Нг, He-C02, Ar-C02 scattering: A test of repulsive interaction potentials, Chem. Phys. Lett., v,114, N 5,5, 557-560,1985. ордеев O.A., Калинин АП., Комов А.Л., Люстерник В.Е., Самуилов Е.В., Соколова И.А., Фокин Л.Р., Потенциалы взаимодействия, упругие сечения,

интегралы столкновений компонентов воздуха для температур до 200000 К, Обзоры по тёплофизическим свойствам вещества, ТФЦ-М., ИВТАН.Т 5(55), 1-100,1985. "

Калинин А.П., Леонас В.Б., Родионов ИД, Исследование эффекта колебательной радуги при рассеянии быстрых молекулярных пучков, Химическая физика, т. 4, 464-469,1985.

Герасимов Г.Я., Калинин АП., Люстерник B E., Самуйлое C.B., Соколом ИА. Фокин Л.Р., Цителаури H.H., Шевелева НА, Интегралы столкновений, потенциалы атомно-молекулярных и ионно-молекулярных взаимодействий компонентов воздуха до 200000 К, Обзоры по теплофиздче-ским свойствам вещества, ТФЦ-М., ИВТАН, N 5(67), 1-160,1987.

Калинин А.П., Леонас В.Б., Морозов ВА , Изучение упругого рассеяния й электронного возбуждения при столкновении атомов и молекул He-Na, Hi • N2, Препринт ИПМ АН СССР N362,1-22,1988.

Калинин АП., Леонас В.Б., Родионов И.Д., Родионова И.П. Короткодействующие потенциалы и сжимаемость благородных газов, ДАН, т.300; N 4, 845-849,1988.

Калинин АП., Леонас В.Б., Родионов ИД, Родионова И.П., Изучение физико-химических свойств вещества методом рассеяния быстрых молекулярных пучков, в книге Математическое моделирование, физико-химические свойства вещества. Рад. Самарский АА, Калиткин H.H., М„ Наука. 41-72,1989. ' •

Kalinin АР., Leonas V.B., Rodionov I.D.. Rodionova I.P., On the compressibJity о condensed gase« in the megabar pressure range, High pressure seien« and technology. Proceedings Xlth AIRAPT Internationa) conference Naukova Dumka, Kiev, v.3.263-267,1989.

Калинин А.П., Морозов ВА, Родионова И.П., О возможности иктерпретацщ особенностей на дифференциальных сечениях и спектрах энергати ческих потерь при высокоэнергетическом рассеянии атом молекулярных систем, Препринт ИПМ АН СССР N 453,1-23,1990.

Калинин А П., Леонас В. Б., Родионова Й. П., О возможности расчета высока температурных коэффициентов переноса на основа эффективное

потенциала взаимодействия атомных частиц, Теплофизика высоких температур, т.29, N 1,66- 71, 1991.

Калинин А.П., Исследование времяпролетным методом неупругого рассеяния частиц высокой энергии, Физика электронных и атомных столкновений, т. 12, 141-151,1991.

Калинин А.П., Морозов В.А., Садченко В.Ю., Застенкар Г.И., Характеристики вторичного умножителя «Олень" на основе микроканальных пластин. ПТЭ, N5, 171-174,1992.

Worosov V.A., Kalinin А.Р., Szilagyi Z.,Barat M., Benout С., Gaboriaud M.N., Roncin P., A 2n-steradian low energy oiectron spectrometer for probing multiply charged ion surface interaction, Nuclear Instrum. and Methods B, 98, 597-• 600,1995.

<алинин А.П., Веригин М.И., Гдалевич Г.Л., Сафронов А.Ю., Хлонд М., Прибор для исследования солнечного ветра и его лабораторное испытание, ПТЭ, N 6. 93-98,1995.

Борисов A.C., Калинин А.П., Морозов В.Н., К вопросу о природе эффекта "колебательной радуги" а дифференциальных сечениях рассеяния атом-молекулярных систем в кэВ-диапазоне, Математическое моделирование, т.7, N 6,75-84,1995. •

Horosov VA, Kalinin А.Р., Szilagyi Z.,Bara! M„ Roncin P., 2ic- spectrometer -a new apparatus for the investigation of ion surface interaction, Review of Scientific Instruments, v.67, N6, 2163-2170., 1996.

1убровицкий Д.Ю., Калинин А.П., Морозов B.A., Установка для измерения двойных дифференциальных сечений (по углу и энергии) при рассеянии быстрых лучков на малые углы, ПТЭ, N 3, 152-155, 1996.

'одионов И.Д., Калинин А.П., Книжников М.Ю., Кругерский М.А., Родионова И.П., Семено^Д.В., Диффракционные осцилляции в сечениях упругого рассеяния атомов аргона на аргоне, Химическая физика, т. 16, N 5, 13-13,1993.

1убровицкий Д.Ю., Калинин А.П., Морозов В.А., Изучение упругого и неупругого взаимодействия атомов и молекул методом рассеяния быстрых пуч-

ков на малые углы, Препринт N 591 Института проблем механики РАН, 51с„ 1997.

Калинин А.П., Дубровицкий Д.Ю., Морозов В.А., Козочкина А.А., Родионов ИД, Родионова И.П., Экспериментальное определение отталкивательных потенциалов взаимодействия в диапазоне 0,1-Ю эВ из измерений рассеяния быстрых пучков на малые углы: система He-Nj, Препринт ИПМ РАН №646, 16 с, 1999.

Калинин А.П., Дубровицкий Д.Ю., Козочкина А.А.,'Изучение возможности использования отталкивательных потенциалов взаимодействия для расчета высокотемпературных интегралов столкновений атомов и молекул, Препринт ИПМ РАН №654,15 с, 1999.

Kalinin А.Р., Verigin M.I., Gdalevich G.L., Safronov A.Yu., Rosenbauer H., Banasz-kiewicz M., Hlond M., Zarnowiecki T., GAS 2 instrument for neutral solar wind detecting, Physics and Chemistry of the Earth, v.,25, N1/2. 149-152, 2000.

Калинин Александр Петрович

РАЗВИТИЕ МЕТОДА РАССЕЯНИЯ БЫСТРЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПУЧКОВ КАК ИНСТРУМЕНТА ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВА

Автореферат

Подписано к печати 12.01.2000 ■ Формат 60x84/16

Печать офсетная Уч.-изд.л. 2.38 Усл.печ.л. 2.23

Тираж 150 экз. ' Заказ » 14 Бесплатно

АП "ШАНС", 12.7412, Ижорская ул., 13/19

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. БЫСТРЫЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ПУЧКИ КАК ОСОБЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВА.

§1.1. Особенности микроскопического подхода к изучению свойств вещества.

§1.2. Использование упругого рассеяния быстрых молекулярных пучков на малые углы для изучения сил парного взаимодействия атомных частиц.

§1.3. Переход к изучению неупругих столкновений методом рассеяния быстрых пучков на малые углы как новый шаг на пути развития исследований с быстрыми пучками.¡.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ИЗУЧЕНИЯ РАССЕЯНИЯ БЫСТРЫХ ПУЧКОВ НА МАЛЫЕ УГЛЫ.

§2.1. Описание экспериментальных установок, предназначенных для изучения рассеяния быстрых пучков на малые углы.

§2.2. Исследование детекторов на основе каналовых умножителей и сборок микроканальных пластин, предназначенных для регистрации быстрых атомов и молекул.

§2.3. Об особенностях интерпретации результатов рассеяния быстрых молекулярных пучков.

§2.3.1. Методические проблемы обработки результатов измерений методом рассеяния быстрых пучков на малые углы.

§2.3.2. Функциональное описание межатомных короткодействующих потенциалов, определяемых по данным рассеяния молекулярных пучков

§2.3.3. О влиянии крутизны отталкивательного потенциала взаимодействия атомных частиц на ход упругого дифференциального сечения рассеяния на малые углы.

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ МЕЖАТОМНОГО И МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ РАССЕЯНИЯ.

§3.1. Методика восстановления межатомного и межмолекулярного потенциала взаимодействия из данных по упругому рассеянию.

§3.2. Потенциалы межатомного взаимодействия для систем Не-Не,

Ne-Ne, Хе-Хе.

§3.3. Эффективные потенциалы межмолекулярного взаимодействия Не - N2, N2-N2, Н2-Н2.

ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ РАССЕЯНИЯ ИОНОВ Li+ НА МОЛЕКУЛАХ.

§4.1. Описание экспериментальной установки и методики обработки экспериментальных данных.

§4.2. Теоретический анализ.

§4.3. Система Li'+ - N2.

§4.4. Система Li+ - СО.

§4.5. Рассеяние Li+ на Н

§4.6. Рассеяние Li+ на молекулах С02, N20, NH3, Н20.

ГЛАВА 5.ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО РАССЕЯНИЯ

СИСТЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИХ МОЛЕКУЛЫ.

§5.1. Проверка отталкивательных потенциалов взаимодействия и обнаружение аномального характера поведения дифференциальных сечений рассеяния для систем, включающих молекулы.

§5.2. Экспериментальное исследование так называемого эффекта "колебательной радуги " при рассеянии быстрых молекулярных пучков

ГЛАВА 6. ИЗУЧЕНИЕ НЕУПРУГИХ СТОЛКНОВЕНИЙ МЕТОДОМ РАССЕЯНИЯ БЫСТРЫХ ПУЧКОВ НА МАЛЫЕ УГЛЫ.

§6.1. О возможности экспериментального определения частот автоионизационного распада возбужденных молекулярных состояний.

§6.2. Изучение электронного возбуждения при столкновении атомов и молекул времяпролетным методом с помощью детектора с кольцевыми щелями.

§6.3. Изучение двойных дифференциальных сечений рассеяния атом молекулярных систем.

§6.4. Интерпретация особенностей на дифференциальных сечениях и спектрах энергетических потерь при высокоэнергетическом рассеянии атом-молекулярных систем.

6.4.1. Классическая задача рассеяния на системе трех пересекающихся термов.

6.4.2. Расчет методом молекулярной динамики дифференциальных сечений рассеяния атом-молекулярных систем.

Возникает естественный вопрос: почему метод рассеяния быстрых молекулярных пучков на малые углы выделяется как самостоятельный экспериментальный метод изучения физико-химических свойств вещества? Собственно ответу на этот вопрос и посвящена настоящая диссертация. Во введении мы выделим только те основные положения, которые касаются метода молекулярного пучка в целом (его возникновение, развитие), подчеркнем актуальность темы и цель работы, отметим научную новизну и научную ценность работы.

Прежде всего, дадим общее определение молекулярного пучка. Молекулярным пучком называется пространственно локализованный поток невзаимодействующих друг с другом частиц, как правило, одного сорта, двигающихся параллельно в одном направлении с определенной скоростью.

Создание пучков таких "свободных" частиц самых различных типов сыграло весьма важную роль в физике, особенно в физике столкновений. Именно этому методу физика обязана открытию спина частиц, подтверждению волновой природы атомов и электронов и т.п.

В данной диссертации метод молекулярного пучка рассматривается как инструмент для изучения физико-химических свойств вещества. Мы не будем здесь касаться применения молекулярного пучка к изучению проблем ядерной физики, в которых этот метод сыграл поистине решающее значение.

Метод молекулярного пучка относится к микроскопическим (т.е. атомно-молекулярным) методам исследования вещества. В этом смысле, как уже указывалось выше, очень велико было значение метода молекулярного пучка как для доказательства атомарной структуры строения ве7 щества, так и для демонстрации дуализма волна-частица (дифракции электронов и т.п.). Особенности микроскопического подхода к исследованию вещества и его отличие от макроскопического будут подробно рассмотрены в Главе 1.

Метод молекулярного пучка возник тогда, когда развитие техники (и науки) подготовили для этого соответствующие условия. В первую очередь, это связано с развитием вакуумной техники. Первым применил метод молекулярного пучка Дюнуайе, который в 1911 г. провел эксперименты с эффузионными нейтральными пучками. Но только после первой мировой войны молекулярные пучки стали широко применяться в научном эксперименте. Классические эксперименты Штерна и Герлаха во Франкфурте, которые наблюдали расщепление пучка атомов серебра в неоднородном магнитном поле и таким путем экспериментально подтвердили пространственное квантование момента, продемонстрировали уникальные возможности метода молекулярных пучков. Из числа работ по особо успешному использованию метода молекулярных пучков следует отметить работы И. Раби в Колумбийском университете. С введением магнитного резонансного метода Раби и его сотрудниками в 1937 году техника молекулярных пучков стала очень широко применяться для точных измерений электрических и магнитных свойств атомов, молекул и ядер. В результате этих исследований сам И. Раби (1944 г.) и некоторые из его сотрудников были удостоены Нобелевских премий. После второй мировой войны молекулярные пучки стали активно применяться для исследования взаимодействия атомов, молекул, ионов и фотонов между собой. За исследования элементарных процессов при столкновении атомов и молекул с использованием молекулярных пучков Хершбах, Лии и Полани в 1986г. были также удостоены Нобелевской премии.

Возникновение метода быстрых молекулярных пучков связано с именем профессора И. Амдура из Массачусетского технологического института в США. Его первые работы появились еще в конце тридцатых годов. Они были вызваны в первую очередь потребностями развития сверхзвуковой авиации и ракетной техники и проводились по заказу военных ведомств. Требовалось знание кинетических коэффициентов для высоких температур. В СССР развитие метода быстрых молекулярных пучков свя8 зано с именем профессора В.Б.Леонаса (1931-1992). Его работы начались в 60х годах в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова и были вызваны бурным развитием космических исследований и необходимостью определения условий полета космических аппаратов в плотных слоях атмосфер Земли и планет. В 1972 году он защитил докторскую диссертацию "Исследование столкновений и сил взаимодействия атомных частиц в газах". В данной работе представлены результаты дальнейшего развития исследований с использованием метода рассеяния быстрых молекулярных пучков.

В данное время метод молекулярных пучков повсеместно используется в научном эксперименте. Следует подчеркнуть, что метод молекулярных пучков перестал быть чисто научным методом и широко используется в промышленных технологических процессах. Одним из очень интересных и важных практических примеров использования молекулярных пучков явилось создание атомных часов. Эпитаксия на молекулярных пучках, позволяющая создавать новые полупроводниковые структуры с размерами, сходными с размерами решетки твердого тела, совершила революцию в микроэлектронике. Обогащение (разделение) изотопов с помощью молекулярных пучков достигло заводского масштаба.

АКТУАЛЬНОСТЬ темы диссертации связана с тем, что изучение природных и технологических процессов потребовало знания свойств вещества с возросшей точностью в очень широком диапазоне температур и давлений. Развитие физики плазмы, газового разряда, физики лазеров и т.п. невозможно без знания количественной информации об элементарных процессах столкновений при экстремальных состояниях (высокой температуре и больших давлениях). Однако надежные сведения о свойствах реальных веществ имеются в основном для температур не выше нескольких тысяч градусов и давлений, не превышающих сотни килобар. Очень часто для такого рода экстремальных условий вычислительный эксперимент оказывается единственным способом детального исследования явления. Для получения информации об элементарных взаимодействиях разумно обратиться к экспериментам, в которых такие элементарные взаимодействия проявляются наиболее прямым образом, - методу рассеяния молекулярных пучков. Метод рассеяния молекулярных пучков яв9 ляется начальным в цепочке: молекулярные пучки сечения рассеяния (упругие, неупругие) потенциал взаимодействия, вероятности переходов расчет свойства вещества. Проведенные в диссертации исследования связаны с экспериментальным изучением упругих и неупругих столкновений атомов и молекул в области энергий взаимодействия 0,1-10 эВ, отвечающих диапазону температур 1000-100000 К. Для реализации этих энергий взаимодействия наиболее подходит метод рассеяния быстрых (~1 кэВ) пучков на малые углы (~10~4 - 10"2 рад), позволяющий получать информацию именно об интересующем нас диапазоне энергий взаимодействия. В тех случаях, когда восстановление потенциала взаимодействия по тем или иным причинам затруднено, проводится сравнение сечений, рассчитанных на основе теоретических потенциалов и экспериментально измеренных сечений, и делается заключение о справедливости тех или иных приближений, использованных при теоретических расчетах потенциалов взаимодействия или же при расчетах дифференциальных сечений. Это придает исследованиям с молекулярными пучками фундаментальный характер. Переход от регистрации самого факта рассеяния к измерению двойных дифференциальных сечений рассеяния (по углу и энергии) превращает метод рассеяния молекулярных пучков в универсальный инструмент. Этот переход позволяет на основе измерений спектров потерь энергии изучать неупругие процессы при столкновении атомов и молекул и определять сечения соответствующих переходов. Этот переход позволяет на основе измерений спектров потерь энергии изучать неупругие процессы при столкновении атомов и молекул и определять сечений соответствующих переходов. Таким образом, открывается интересная возможность получения информации о пересечениях потенциальных кривых, ведущих к различным неупругим процессам.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Цель работы состояла в систематическом и детальном экспериментальном исследовании столкновений атомов и молекул методом рассеяния быстрых молекулярных пучков, в превращении этого метода в инструмент, позволяющий изучать физико-химические свойства вещества. В связи с этим решались следующие задачи.

1 .-Разработка и создание автоматизированной экспериментальной установки для изучения упругого и неупругого рассеяния, позволяющей одновременно регистрировать сам факт рассеяния и измерять энергию рассеянной частицы. Рассмотрение методических вопросов экспериментального изучения рассеяния на быстрых пучках.

2.-Проведение исследований вторичных электронных умножителей, предназначенных для регистрации быстрых атомных частиц.

3.-Измерение дифференциальных и интегральных сечений рассеяния атомных и молекулярных систем и восстановление на этой основе потенциалов взаимодействия. Тестирование имеющихся экспериментальных потенциалов.

4. Изучение неупругих процессов при столкновении атомов и молекул и анализ на этой основе особенностей при дифференциальном рассеянии систем с участием молекул.

5.-Исследование процессов электронного возбуждения различных молекул при бомбардировке атомами.

6.-Анализ возможности применения полученных результатов для расчета свойств вещества.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Метод рассеяния быстрых пучков на малые углы превращен в универсальный метод, позволяющий одновременно изучать как упругие, так и неупругие столкновения. Создана уникальная установка, позволяющая измерять двойные дифференциальные сечения (по углу и энергии) при рассеянии быстрых молекулярных пучков на малые углы.

2. Проведены обширные исследования упругих и неупругих столкновений атомов и молекул в диапазоне энергий взаимодействия 0,1 -10 эВ.

3. На основании полученных интегральных и дифференциальных сечений рассеяния и спектров потерь энергии получены потенциалы взаимодействия различных атом - молекулярных систем.

4. Проведено тестирование различных теоретических потенциалов взаимодействия и делается оценка их справедливости.

11

5. Обнаружена особенность на дифференциальных сечениях рассеяния атом - молекулярных систем, которая была исследована и ее происхождение объяснено.

6. Проведен анализ применимости полученных результатов для расчета свойств вещества.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.

Создана установка по изучению рассеяния быстрых молекулярных пучков на малые углы, которая позволила проводить одновременные измерения дифференциальных сечений по углу и энергии при рассеянии быстрых молекулярных пучков на малые углы. Создание подобной установки имеет значительную практическую ценность в связи с возможностью экспериментального определения потенциалов межмолекулярного взаимодействия и исследования элементарных физических процессов (например, электронного возбуждения).

При создании установки были проведены работы по автоматизации экспериментов с помощью различных управляющих устройств и ЭВМ. Проведенные работы представляют практическую ценность и могут быть использованы в экспериментальной физике.

Исследованы характеристики вторичных электронных умножителей, необходимые для надежной регистрации быстрых атомов, молекул и ионов; результаты этих исследований были использованы для анализа данных, получаемых при изучении солнечного ветра на космических аппаратах.

Проведенные методические работы по анализу результатов рассеяния быстрых молекулярных пучков позволяют надежно обрабатывать получаемые экспериментальные и дифференциальные сечения рассеяния с учетом геометрических особенностей эксперимента.

Полученные в работе потенциалы взаимодействия в отталкиватель-ной области позволили рассчитывать свойства газов в экстремальных условиях вплоть до 20000 К и при высоких давлениях.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Создание экспериментальных установок, которые позволили проводить измерения двойных (по углу и энергии) дифференциальных сечений рассеяния нейтральных атомных пучков при столкновениях быстрых атомных частиц с атомами и молекулами, определять вклады неупругих электронных переходов при рассеянии систем, включающих молекул ы.

2. Проведение методических работ по анализу результатов рассеяния быстрых молекулярных пучков, которые дали возможность надежно обрабатывать экспериментальные дифференциальные и полные сечения, получаемые при рассеянии быстрых молекулярных пучков на малые углы и проводить сравнение с рассчитываемыми теоретическими сечениями.

3. Исследование рассеяния ионов Ы+ на молекулах N2, СО, Н2, СОг, МН3, Н20 для энергий пучков 500 - 1250 эВ и обнаружение осцилляций, связанных с квантовым характером рассеяния. Сравнение экспериментальных дифференциальных сечений рассеяния с рассчитанными в классическом и квантовом приближениях сечениями для имеющихся теоретических потенциалов взаимодействия.

4. Восстановление потенциалов взаимодействия ряда атом-атомных систем на основе совместных результатов измерений дифференциальных и интегральных сечений рассеяния.

5. Восстановление упругих и неупругих дифференциальных сечений рассеяния по измерениям двойных дифференциальных сечений рассеяния (по углу и энергии) для систем, включающих молекулу. Определение по упругим дифференциальным сечениям потенциалов взаимодействия таких систем.

6. Обнаружение на дифференциальных сечениях рассеяния особенности радужного типа для систем, включающих молекулу. Эта особенность была исследована и ее происхождение объяснено.

7. Изучение процессов электронного возбуждения молекул при рассеянии быстрых пучков по измерениям двойных дифференциальных сечений рассеяния.

8. Демонстрация возможности описания свойств вещества (например, транспортных свойств) с помощью восстанавливаемого из эксперимента эффективного потенциала взаимодействия для систем с незамкнутыми электронными оболочками.

9. Расчет интегралов столкновения ряда систем для широкого диапазона температур (до 20000 К) и применение полученных потенциалов для расчетов сжимаемости конденсированных газов.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ и обоснованность научных положений и выводов работы достигнуты тщательностью проведения экспериментов и анализом методов обработки экспериментальных данных, определением погрешностей измерений, сравнением результатов настоящей работы с экспериментальными и теоретическими результатами других авторов.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Результаты работы неоднократно обсуждались на различных семинарах и докладывались на следующих конференциях, симпозиумах: YI Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (YI- ВКЭАС, Тбилиси 1975), YI Международном симпозиуме по молекулярным пучкам (Амстердам 1977), YII Международном симпозиуме по молекулярным пучкам (Тренто 1979), YII Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (YII- ВКЭАС, Петрозаводск, 1978), YIII Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (YIII- ВКЭАС, Ленинград 1981), YI Симпозиуме по межмолекулярным взаимодействиям молекул (Вильнюс 1982), XIII Международном симпозиуме по динамике разреженного газа (Новосибирск 1982), IX Международном симпозиуме по молекулярным пучкам (Фрайбург 1983), YIII Всесоюзной конференции Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях, (Москва 1983), IX Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (IX- ВКЭАС, (Рига 1984), YII Всесоюзной конференции по динамике разреженных газов (Москва, 1985), III Всесоюзном совещании по координатно-чувствительным фотоприемникам и устройствам на их основе (Барнаул, 1985), XI Международной конфе

14 ренции МАРИВД «Высокие давления в науке и технике» (Киев, 1987), X Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (Х- ВКЭАС, (Ужгород 1988), X Всесоюзной конференции по динамике разреженных газов (Москва, 1989), XI Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (XI- ВКЭАС, (Чебоксары, 1990), YIII Международной конференции по физике высокозарядных ионов (Омия, Япония, 1996), Международном симпозиуме по изучению космической плазмы путем непосредственных и дистанционных измерений (Москва, 1998), 15 Европейской конференции по термофизическим свойствам (Ви-ирцбург, Германия, 1999), Международной конференции "Прогресс в космической газовой динамике", Москва, 1999).

ПУБЛИКАЦИИ

Всего по результатам исследований с быстрыми молекулярными пучками опубликовано более 90 работ (статей, тезисов и трудов конференций, препринтов). В диссертацию вошли исследования, в которых личный вклад автора является определяющим.

Косвенно об интересе к методу молекулярного пучка, о значении этого метода может говорить большое количество книг и обзоров, появившихся за последние пятьдесят лет, и которые в основном посвящены развитию этого метода. Упомяну только некоторые монографии (заранее отмечу, что это неполный список):

1. R.Fraser, "Molecular rays", 1931

2. N.Ramsay, "Molecular beams", 1956

3. Г. Мэсси и Е.Бархоп, "Электронные и ионные столкновения", 1957

4. К.Ф.Смит, "Молекулярные пучки", Физматгиз, 1959

5. Дж. Хастед, "Физика атомных столкновений", 1964

6. В.Б. Леонас, "Межмолекулярные взаимодействия и столкновения атомов и молекул", Итоги науки и техники. Серия Физика атома и молекулы, Оптика, Магнитный резонанс, 1980

7. В.А. Квливидзе , Красильников С.С., "Введение в физику атомных столкновений," Из-во Московского университета, 1985

8. Atomic and molecular beam methods, G.Scoles editor, Oxford University Press, 1988.

Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения. Первая глава диссертации посвящена обоснованию того положения, что быстрые молекулярные пучки являются самостоятельным методом изучения физико-химических свойств вещества. В ней подробно рассматриваются особенности использования быстрых молекулярных пучков в микроскопическом подходе к изучению свойств вещества. Первоначально метод быстрых пучков использовался для изучения только упругого рассеяния и определения на этой основе сил парного взаимодействия атомных частиц. Теоретические проблемы упругого рассеяния также обсуждаются в первой главе. Здесь же рассматривается переход к изучению неупругих столкновений на быстрых пучках, который позволил сделать качественный скачок в использовании метода быстрых пучков на малые углы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

1. Создана экспериментальная установка, предназначенная для изучения рассеяния быстрых пучков (Е~1 кэВ) на малые углы (10~4-10"3 рад), дающая возможность исследовать не только упругие, но и неупругие столкновения в диапазоне энергий взаимодействия 0,1-10 эВ. Установка позволяет измерять двойные дифференциальные сечения рассеяния в автоматизированном режиме. Создание установки стало возможным благодаря совмещению времяпролетного метода измерения потерь энергии и координато-чувствительного детектора для регистрации частиц.

2. Проведены широкомасштабные исследования вторичных электронных умножителей, предназначенных для регистрации быстрых атомных частиц. Результаты этих исследований позволили грамотно использовать каналовые электронные умножители и сборки микроканальных пластин для анализа данных, получаемых при изучении солнечного ветра на космических аппаратах. Накопленный опыт был использован для сборки в лаборатории детекторов быстрых частиц.

3. Проведены лабораторные испытания и калибровка прибора ГАЗ-2, предназначенного для регистрации на космических аппаратах быстрых нейтральных атомов водорода в солнечном ветре при наличии сильного ультрафиолетового излучения.

4. Рассмотрены методические проблемы обработки полных и дифференциальных сечений рассеяния, измеряемых при использовании быстрых пучков. Это связано с необходимостью учета конечных размеров пучка, детектора, мишени, расходимости пучка. Предложен и реализован универсальный способ учета геометрических особенностей установки (любой геометрии) с помощью так называемой аппаратной функции.

5. Впервые проведены исследования рассеяния быстрых ионов Ы+ на молекулах N2, СО, Н2, С02, N20, 1ЧН3, Н20 на малые углы. Обнаружены осцилляции на дифференциальных сечениях рассеяния, связанные с квантовым характером рассеяния. Выполнено сравнение экспериментально измеренных и рассчитанных для теоретических потенциалов дифференциальных сечений рассеяния. Делается вывод о справедливости теоретических потенциалов взаимодействия.

6. На основе совместных результатов измерений интегральных и дифференциальных сечений рассеяния восстановлены потенциалы взаимодействия ряда атом-атомных систем (Не-Не, Хе-Хе, Ne-Ne) в интервале энергий взаимодействия 0,1-10 эВ.

7. Впервые проведены измерения для ряда атом-молекулярных систем двойных дифференциальных сечений рассеяния (по углу и энергии) и восстановлены на их основе упругие и неупругие дифференциальные сечения. По найденным упругим дифференциальным сечениям восстановлены потенциалы взаимодействия некоторых систем, включающих молекулы (Не-Ыг, N2-N2, Н2-Н2).

8. Впервые обнаружена для быстрых пучков особенность на дифференциальных сечениях рассеяния систем, включающих молекулы для относительно больших углов рассеяния. Эта особенность была исследована и ее происхождение объяснено на основе электронного возбуждения участвующих в столкновении молекул.

9. Измеренные двойные дифференциальные сечения рассеяния атом-молекулярных систем позволили изучить процессы электронного возбуждения. Исследованы процессы электронного возбуждения молекул N2, 02, СО, Н2 при бомбардировке атомами Не. Обнаружено несколько групп (пиков) на спектрах неупругих потерь энергии, соответствующих возбуждению различных состояний молекул. Произведена идентификация вкладов различных электронных переходов и найдены соответствующие зависимости сечений переходов от угла рассеяния и энергии столкновения.

10. Показано, что восстанавливаемый из измерений на молекулярных пучках эффективный потенциал может успешно описывать свойства вещества (например) перенос,

11. Полученные потенциалы взаимодействия были использованы для расчета свойств вещества в экстремальных условиях - вплоть до 20000К и давлений в несколько Мегабар.

В заключении мне хотелось бы искренне поблагодарить моих коллег, помогавших в научной работе, результаты которой отражены в диссертации. Прежде всего, я хочу вспомнить В.Б. Леонаса, с которым меня связывали долгие годы совместной работы, начиная с моих студенческих лет. Также хочу выразить свою признательность сотрудникам нашей лаборатории Сермягину A.B., Зубкову Б.В., Хромову В.Н., Грунтману М.А., Родионо-вой И. П., Морозову В.А., Козочкиной A.A., Дубровицкому Д.Ю., Прониной Л.К. за помощь, оказанную мне в проведении исследований. Я благодарен Родионову И.Д., Фокину Л.Р., Соколовой И.А., Борисову A.C., совместная работа с которыми и их советы помогли мне в выполнении данной работы.

1. Айнбунд М.Р., Пронин В.П. Стожаров В.М., Исследование зонных характеристик каналового электронного умножителя с раструбом, ПТЭ, №4,156-158,1974.

2. Айнбунд М.Р.Заславский В.Я., Характеристики спирального каналового умножителя в ультрамягком рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, ПТЭ, №4, 181-183, 1975.

3. Беляев Ю.Н., Экспериментальное определение межмолекулярных сил и определение поперечников переноса в газах при высоких температурах, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, МГУ, 1966.

4. Бернстейн Р., Квантовые эффекты при упругом рассеянии молекул, в сб. Исследования с молекулярными пучками, М., Мир, 88-149, 1969.

5. Боднарь Н.Ф., Спириденков Э.М., Волков С.С. и др., Формирователь с компенсацией влияния амплитуды входного сигнала на временной выбег, Препринт ЛИИЯФ №544, Ленинград , 1980.

6. Борисов A.C., Калинин А.П., Морозов В.Н., К вопросу о природе эффекта "колебательной радуги" в дифференциальных сечениях рассеяния атом-молекулярных систем в кэВ-диапазоне, Математическое моделирование, т.7, № 6, 75-84, 1995.

7. Вайсберг О.Л., Денисюк A.A., Калинин А.П., Коваленко, В.Б., Поленов Б.В., Параметры каналовых электронных умножителей ВЭУ-4 при регистрации ионов, Вопросы атомной науки и техники, Ядерное приборостроение, вып. 33, М., Атомиздат, 103-112, 1976.

8. Гайдаенко В.И., Расчет межмолекулярных потенциалов на основе статистической теории, ЖТФ, т.46, № 4, 852-856, 1976.

9. Герцберг С., Спектры и строение двухатомных молекул, М.: Ин. лит., 1949.

10. Герасимов Г.Я., Калинин А.П., Люстерник В.Е., Самуилов Е.В., Соколова

11. Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, Изд-во иностранной литературы, 1961.

12. Грунтман М.А., Координатно-чувствительные детекторы на основе микроканальных пластин, ПТЭ, № 1, 14-30, 1984.

13. Грунтман М.А., Одноэлектронное амплитудное разрешение как характеристика вторично-электронных умножителей открытого типа, ПТЭ, № 1, 144-146, 1985.

14. Грунтман М.А., Калинин А.П., Особенности регистрации нейтральных частиц с энергиями 0,6-2,0 кэВ каналовым электронным умножителем с раструбом, Препринт ИКИ АН СССР , №311, М, 9 с , 1977а.

15. Грунтман М.А., Калинин А.П., Характеристики каналового электронного умножителя ВЭУ-6 при регистрации нейтральных частиц, ПТЭ, №2, 180-182, 1977b.

16. Грунтман М.А., Калинин А.П. Экспериментальное исследование работы микроканальных пластин в режиме регистрации тяжелых частиц, YII Всесоюзная конференция по физике электронных и атомных столкновений, Петрозаводск, 149, 1978.

17. Грунтман М.А., Калинин А.П., Использование микроканаловых пластин для регистрации ионов с энергией в несколько килоэлектронвольт, Препринт ИКИ АН СССР №496, 8 е., 1979.

18. Грунтман М.А., Калинин А.П., Характеристика блока микроканальных пластин в режиме регистрации тяжелых частиц, ПТЭ, №.4, 175-177, 1980.

19. Грунтман М.А.,Козочкина А.А.,Леонас В.Б., Исследование статистики вторичной электронной эмиссии тонких фольг, ПТЭ, № 3, 157-160, 1989.

20. Грунтман М.А.,Козочкина A.A., Леонас В.Б., Многоэлектронная вторичная эмиссия тонких фольг, бомбардируемых пучками ускоренных атомов, Письма вЖЭТФ, т.51, вып.1, 19-22, 1990.

21. Дубровицкий Д.Ю., Изучение упругого и неупругого взаимодействия атомов и молекул методом рассеяния быстрых пучков на малые углы, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, МФТИ, 1997.

22. Дубровицкий Д.Ю., Калинин А.П., Морозов В.А. , Установка для измерения двойных дифференциальных сечений (по углу и энергии) при рассеянии быстрых пучков на малые углы, ПТЭ, № 3, 152-155, 1996.

23. Дубровицкий Д.Ю., Калинин А.П., Морозов В.А., Изучение упругого и неупругого взаимодействия атомов и молекул методом рассеяния быстрых пучков на малые углы, Препринт № 591 Института проблем механики РАН, 51с., 1997.

24. Думан Е.Л., Тезисы конференции, по физике электронных и атомомных столкновений, Рига, Знание, 141, 1969.

25. Здункевич М.Л., Леонас В.Б., Расчеты коэффициентов переноса планетных атомосфер, образуемых смесями CO2-N2, Теплофизика Высоких Температур, т.5, 1110, 1972.

26. Зубков Б.В., Калинин А.П. , Автоматизированная установка для исследования дифференциального рассеяния быстрых пучков, ПТЭ, № 4, 201-204, 1977а.

27. Зубков Б.В., Калинин А.П., Измерительно-управляющий комплекс для автоматизации исследований атомных столкновений, Препринт ИКИ АН СССР № 366, Москва, 15 с, 1977b.

28. Зубков Б.В., Калинин А.П., Автоматизация исследований с молекулярными пучками с применением модулей КАМАК, Тезисы YII Всесоюзной конференции «Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях", Москва, 114-116, 1983а.

29. Зубков Б.В., Калинин А.П., Автоматизация измерений дифференциального рассеяния с применением модулей КАМАК, Препринт ИКИ АН СССР № 822, М. ,24 с, 1983b.

30. Зубков Б.В., Сермягин A.B., Уманский C.B., Хромов В.Н., Высокочувствительный прибор для измерения малых давлений газов, Препринт № 239 Института космических исследований АН СССР, 12с. , 1975.

31. Зубков Б.В., Калинин А.П., Леонас В.В., Автоматизация экспериментов по исследованию рассеяния атомных и молекулярных пучков на основе мини-ЭВМ, YII Всесоюзная конференция по физике электронных и атомных столкновений, Петрозаводск, 191, 1978.

32. Калинин А.П., Экспериментальное исследование столкновений и определение сил взаимодействия атомных частиц в газах, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.- мат. наук, Москва, Институт космических исследований АН СССР, 1972.

33. Калинин А.П., О влиянии крутизны отталкивательного потенциала взаимодействия атомных частиц на ход упругого дифференциального сечения рассеяния на малые углы, Журнал технической физики, т.52, вып. 3, с. 549-552, 1982.

34. Калинин А.П., О влиянии отталкивательного потенциала взаимодействия атомных частиц на ход упругого дифференциального сечения рассеяния на малые углы, ЖТФ, т.52, вып. 3, 549-552, 1982.

35. Калинин А.П., Исследование времяпролетным методом неупругого рассеяния частиц высокой энергии, Физика электронных и атомных столкновений, т. 12, 141-151, 1991.

36. Калинин А.П., Леонас В.Б., Экспериментальное изучение взаимодействия атомов благородных газов с молекулой СОг, Доклады АН СССР, т.197, №2, 393-395, 1971а.

37. Калинин А.Р., Леонас В.Б., Интегралы столкновений для компонент диссоциированных планетных атмосфер, Теплофизика высоких температур, т.5, 1066-1068, 1971b.

38. Калинин А.П., Леонас В.Б., Определение потенциалов межмолекулярного взаимодействия в области малых расстояний для СОг и N2O по данным упругого рассеяния пучков, ДАН, т.2, №1, 53-56, 1971с.

39. Калинин А.П., Леонас В.Б., Рассеяние и дезактивация метастабильных молекул N2(A3I), Письма ЖЭТФ, т. 14, 481-484, 1971d.

40. Калинин А.П., Леонас В.Б., Изучение столкновений метастабильных атомов He(23S) с N2 и 02 , Препринт ИКИ АН СССР, N 126, 10 е., 1972.

41. Калинин А. П. , Леонас В. Б., Экспериментальное исследование столкновений атомов Не в основном и метастабильном (23S) состояниях, ДАН СССР, т.210, № 2, 316-318, 1973.

42. Калинин А.П., Леонас В.Б., О возможности экспериментального определения частот автоионизационного распада возбужденных молекулярных состояний, Письма в ЖЭТФ, т.21, вып. 12, 715-718, 1975а.

43. Калинин А.П., Леонас В.Б., Изучение дифференциального рассеяния атомов с ионизацией Пеннинга: He(23S)-Ar, Кг, Хе», Всесоюзная конференция по электронным и атомным столкновениям, Тбилиси, 191, 1975b.

44. Калинин А.П., Леонас В.Б., Изучение метастабильных атомов He(23S) и молекул N2(E3Zg+) в газах, Сборник Аэродинамика и газовая динамика, М., Наука, 237-255, 1976.

45. Калинин А.П., Леонас В.Б., Обнаружение аномального поведения короткодействующего межмолекулярного потенциала систем N2 N2, СО-СО, ДАН, т.261, №5,1113-1115,1981.

46. Калинин А.П., Родионов И.Д., О возможности экспериментального изучения эффектов неаддитивности короткодействующих межатомных сил, Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша, № 110, 29 с, 1985.

47. Калинин А.П., Леонас В.Б., Сермягин A.B., О разрешающей способности при измерениях полных и дифференциальных сечений с помощью атомных пучков, Вестник Московского университета, сер. физика, астрономия, №3, 245-251, 1971.

48. Калинин А.П., Леонас В.Б., Сермягин A.B., Короткодействующие силы отталкивания между атомами и молекулами атмосферных газов, в сб. Межпланетная среда, М., Наука, 196-209, 1972а.

49. Калинин А.П., Леонас В.Б., Сермягин A.B., Кинетические свойства газов при высоких температурах: определение интегралов столкновения, Горение и взрыв, Материалы третьего Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву, М: Наука, 679-684, 1972b.

50. Калинин А.П., Леонас В.Б., Хромов В.Н., Изучение дифференциального рассеяния атомов Не в С02 и N2, Письма в ЖЭТФ, вып.2, т.26, 65-68, 1977.

51. Калинин А.П., Леонас В.Б. Хромов В.Н., Исследование короткодействующих потенциалов взаимодействия атомов благородных газов, YII Всесоюзная конференция по физике электронных и атомных столкновений, Ленинград, 62, 1981а.

52. Калинин А.П., Леонас В.Б., Хромов В.Н., Особенности короткодействующего потенциала систем N2 -N2 , СО-СО, Y11 Всесоюзная конференция по физике электронных и атомных столкновений, Ленинград, 64, 1981b.

53. Калинин А.П., Леонас В.Б., Родионов И.Д. Обнаружение колебательной радуги для высокоэнергетического рассеяния, Доклады Академии наук СССР, т. 268 , № 2, 347-350, 1982.

54. Калинин А.П., Леонас В.Б., Родионов И.Д. Экспериментальное изучение высокоэнергетической колебательной радуги, IX Всесоюзная конференция по физике электронных и атомных столкновений, Рига, 60, 1984а.

55. Калинин А.П., Леонас В.Б., Родионов И.Д., Исследование эффекта колебательной радуги при рассеянии быстрых молекулярных пучков, Препринт ИКИ АН СССР № 876, 14 с, 1984b.

56. Калинин А.П., Леонас В.Б., Родионов И.Д., Исследование эффекта колебательной радуги при рассеянии быстрых молекулярных пучков, Химическая физика, т. 4, 464-469, 1985.

57. Калинин А.П., Леонас В.Б., Морозов В.А. , Изучение упругого рассеяния и электронного возбуждения при столкновении атомов и молекул He-N2, N2 N2, Препринт ИПМ АН СССР № 362, 22 с, 1988а.

58. Калинин А.Р., Леонас В.Б., Родионов И.Д., Родионова И.П. Короткодействующие потенциалы и сжимаемость благородных газов, Доклады АН СССР, т.ЗОО, № 4, 845-849, 1988b.

59. Калинин А.П., Леонас В.Б., Родионова И.П., О возможности определения коэффициентов переноса атомарного кислорода из экспериментов по рассеянию быстрых молекулярных пучков, X Всесоюзная конференция по динамике разреженных газов, Москва, 7, 1989b.

60. Калинин А.П., Морозов В.А., Родионова И.П., О возможности интерпретации особенностей на дифференциальных сечениях и спектрах энергетических потерь при высокоэнергетическом рассеянии атом-молекулярных систем, Препринт ИПМ АН СССР № 453, 23 с, 1990.

61. Калинин А.П., Леонас В.Б., Родионова И.П., О возможности расчета высокотемпературных коэффициентов переноса на основе эффективного потенциала взаимодействия атомных частиц, Теплофизика высоких температур, т.29, № 1, 66- 71, 1991.

62. Калинин А.П., Морозов В.А., Садченко В.Ю., Застенкер Г.Н., Характеристики вторичного умножителя "Олень" на основе микроканальных пластин, ПТЭ, N5, 171-174, 1992.

63. Калинин А.П., Веригин М.И., Гдалевич Г.Л., Сафронов А.Ю., Хлонд М., Прибор для исследования солнечного ветра и его лабораторное испытание, ПТЭ, № 6, 93-98, 1995.

64. Калинин А.П., Дубровицкий Д.Ю., Козочкина A.A., Изучение возможности использования отталкивательных потенциалов взаимодействия для расчета высокотемпературных интегралов столкновений атомов и молекул, Препринт ИПМ РАН №654, 15 с, 1999b.

65. Камнев A.B., Об одном методе определения потенциалов межмолекулярного взаимодействия, Вестник. Московского ун-та, серия физика астрономия, вып. № 6 ., 3-8, 1966.

66. Камнев А.Б., Изучение отталкивательного взаимодействия атомов благородных газов, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ. мат. наук, Москва, МГУ им. М.В.Ломоносова, 1965.

67. Камнев А.Б., Леонас В.Б., Попов В.Г., Установка для получения быстрых пучков атомов и молекул, ПТЭ, № 2, 182-186, 1966.

68. Каплан И.Г., Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий, М., Наука, 1982.

69. Квливидзе В.А., Красильников С.С. , Введение в физику атомных столкновений, Изд-во Московского университета, 1985.

70. Котова Л.П., Овчинникова М.Я., Теория аномалий дифференциальных сечений рассеяния атомов высоких энергий при наличии неупругого процесса, ЖЭТФ, т.60, вып.6, 2026-2039, 1966.

71. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Квантовая механика (нерелятивистская теория), М. ,Физматгиз, 1963.

72. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Механика, Наука, М., 1973.

73. Леонас В.Б., Современное состояние и некоторые новые результаты метода молекулярного пучка, УФН, т. 107, вып.2, 287-323, 1964.

74. Леонас В.Б., Исследования короткодействующих межмолекулярных сил, УФН, т. 107, вып.1, 29-55, 1972.

75. Леонас В.Б., Межмолекулярные взаимодействия и столкновения атомов и молекул, Итоги науки и техники, Физика атома и молекулы, Оптика, Магнитный резонанс, т.1, 1980.

76. Леонас В.Б., Калинин А.П., Исследование ионизации при медленных столкновениях атомных частиц, Успехи физических наук, т.121, вып. 4, 561-592, 1977.

77. Леонас В.Б., Родионов И.Д. , Исследование высокоэнергетического рассеяния атомов и молекул. УФН, т. 146, № 1, 7-34, 1985.

78. Леонас В.Б., Сермягин A.B., Измерения дифференциального упругого рассеяния атомов Не и определение потенциалов отталкивательно-го взаимодействия, Препринт № 261, М., ИКИ АН СССР, 1976.

79. Леонас В.Б., Хромов В.Н., Экспериментальное изучение короткодействующих межмолекулярных сил в водороде, ДАН СССР, т.240, № 2, 313-315, 1978.

80. Мак-Даниель И., Процессы столкновений в ионизованных газах, Мир, 1967.

81. Морозов В.А., Развитие и применение метода времяпролетного анализа для исследований плазмы, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, М., ИКИ АН СССР, 191 е., 1987.

82. Морозов В.А. , Времяпролетная система для измерения энергетических потерь при рассеянии частиц с энергией в килоэлектронвольт-ном диапазоне, ПТЭ, № 2, 64-67, 1989.

83. Мотт Н., Месси Г., Теория атомных столкновений, М., Мир, 1969.

84. Ньютон Р. , Теория рассеяния волн и частиц, М., Мир, 1965.

85. Никитин Е.Е., Овчинникова М.Я., Интерференционные явления в атомном рассеянии, Успехи физических наук, 1971, т. 104, вып.З, 379-412, 1971.,

86. Никулин В.К., Вычисление отталкивательных межатомных потенциалов взаимодействия на основании статистической теории, Журнал технической физики, т.41, N1, 41-47, 1971.

87. Родионов И.Д., Комплекс программ для расчета сечения квантово-механического рассеяния, Препринт № 89 Института прикладной математики АН СССР М„ 61 с., 1977.

88. Родионов И.Д., Калинин А.П., Книжников М.Ю., Кругерский М.А., Родионова И.П., Семенов Д.В., Диффракционные осцилляции в сечениях упругого рассеяния атомов аргона на аргоне, Химическая физика, т.15, № 5, 13-18, 1996.

89. Родионова И.П., Восстановление молекулярных поверхностей потенциальной энергии из асимптотик теории эффекта колебательной радуги, Препринт № 1053, М. , ИКИ АН СССР, 1986.

90. Родионова И.П., Моделирование и экспериментальное исследование рассеяния молекул на быстрых пучках, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, Институт химической физики АН СССР, 1990.

91. Рябов В.В., Метод приближенного расчета коэффициентов переноса многокомпонентного воздуха с продуктами сублимации графита, Инженерно-физический Журнал, т.55, № 1, 106-110, 1988.

92. Сермягин А.В., Экспериментальное определение межмолекулярных сил, Диссертация на соискание степени кандидата физ.-мат. наук, М., ИКИ РАН, 139 е., 1973.

93. Соколова И.А., Свойства молекулярного переноса в задачах теплообмена и газовой динамики, Обзоры по теплофизическим свойствам вещества, ТФЦ-М., ИВТАН, № 2(94), 100 с, 1992.

94. Фейнман Р., Статистическая механика, М., Мир, 407, 1978.

95. Филлипенко Л.Г., Анализ систематических погрешностей при исследовании рассеяния на малые углы, ЖТФ, т.ЗО, № 1, 57-62, 1960.

96. Фирсов О.Б., Определение сил, действующих между атомами, при помощи дифференциального эффективного упругого рассеяния, ЖЭТФ, т.24, 279, 1953.

97. Фишер И.З., Статистическая теория жидкостей, М., Гос. издат. физ.-мат. литературы, 280 е., 1961

98. Шадан К., Сабатье Р. Обратные задачи в квантовой теории рассеяния, М., Мир, 1970.

99. Шмидт X., Измерительная электроника в ядерной физике, М., Мир, 190 е., 1989.

100. Amdur I., Mason Е.А., Scattering of high velocity neutral particles. V. Ne-Ne, J. Chem. Phys., v.23, n.3, 415-416, 1955.

101. Amdur I., Mason E.A., Scattering of high velocity neutral particles. VII. Xe-Xe, J. Chem. Phys., v.25, 624-625, 1956.

102. Amdur I., Mason E.A., Jordan J.E., Scattering of high velocity neutral particles.

103. X. He-N2, Ar-N2 . The N2-N2 interaction, J. Chem. Phys., v.27, 527531, 1957.

104. Amdur I., Methods Exp. Phys., 7, 341 ,1968 (см. также обзор экспериментальных данных по Не-Не в работе Foreman et, al., 1974)

105. Aberth W. and Lorents D.C., Differential scattering of Li ions by He, N in the range 3-400 eV , Phys. Rev.,v. 182, № 1, 162-167, 1969.

106. Aurea M., Laranjeira M.E., Multiparametric potential models for Ne and Kr, Physica В + С, v.141, N 3, 339-348, 1986.

107. Aziz R.A., Inert Gases, Chemical Physics Series, v.34, edited by Klein M.L.(Springer), 1984.

108. Aziz R.A., A highly accurate interatomic potential for argon, J. Chem. Phys., v.99, №6, 4518-4525, 1993.

109. Aziz R.A., Nain V.P.S., An accurate intermolecular potential for helium, J. Chem. Phys., v.70, № 9, 4330-4342, 1979.

110. Aziz R.A., Slaman M.J., An examination of ab initio results for the helium potential energy curves , J. Chem. Phys., v.94, № 12, 8047-8053, 1981.

111. Aziz R.A., Slaman M.J., On the Xe-Xe Potential Energy Curve and Related Properties, Molec.Phys., v.57, № 4, 825-840, 1986.

112. Aziz R.A., Slaman M.J., The Ne-Ne interaction potential revisited, Chem. Phys. 130, 187-194, 1989.

113. Aziz R.A., Janzen A.R., Moldover M.R., Ab initio calculations for helium. A standard for transport property measurements, Phys. Rev. Letters, v.74, №9,1586-1589,1995.

114. Aziz R.A., Krantz A., Slaman M.J., A modification of the Tang-Toennies potential model to produce a more realistic repulsive wall: application to He . Z. Phys.D-Atoms, Molecules and Clusters, v. 21, 251-257, 1991.

115. Aziz R.A., Meath W.J., Allnatt A.R., On the Ne-Ne Potential Energy Curve and Related Properties, J. Chem. Phys., v.78, 295-309, 1983.

116. Aziz R.A., Mc.Court F.R., Wong C.C.K., A new determination of the ground state interaction potential for He, Molecular Physics, v.61, № 6, 1487-1511, 1987.

117. Barker J.A., Watts R.O., Lee J.K., Schafer T.P. , Interatomic potentials for Kr and Xe, J. Chem. Phys., v.61, № 8, 3081-3089, 1974.

118. Beard L.H., Micha D.A., Collision dynamics of three interacting atoms. Vibrational excitation in atom-diatom hyperthermal collisions, J. Chem. Phys., v.74, № 12, 6700, 1981.

119. Benesch W., Vanderslice J.T., Tilford S.G., Wilkinson P.G., Frank-Condon factors for observed transition in N2 above 6 eV., 236-252, 1965.

120. Billing G.D., Semiclassical calculations of differential cross- sections for rota-tional/vibrational transitions in Li+ +H2, Chem. Phys., v.36, № 1, 127134, 1979.

121. Billing G.D., Clary D.C., Semiclassical calculation of energy transfer in polyatomic molecules. IX. Cross-sections for M+C02 (000)-M+ C02(nml), Chem. Phys., v.80, № 3, 213-219, 1983.

122. Boettger S., Equation of state and metallization of neon, Chem. Phys., Vol.33, N 10, p.6788-6791, 1986.

123. Bohm H.J., Ahlrichs R., A study of short-range repulsions, J. Chem. Phys., v.77, №4, 2028-2034, 1982.

124. Bottner R., Ross U. , Toennies J.P., Measurements of rotational and vibrational quantum transition probabilities in scattering of Li from N2 and CO at center mass energies of 4.23 and 7.07 eV, J. Chem. Phys., v.65, № 2, 733-746, 1976.

125. Bowers M.S., Tang K.T., Toennies J.P., The anisotropic potentials of He-N, Ne-N and Ar-N, J. Chem. Phys., v.88, № 9, 5465- 5474, 1988.

126. Brocks J., Avoird A., Infrared spectra of the Van der Waals molecule (N2), Mol. Phys., v.55, № 1, 11-32, 1985.

127. Brutschy B., Haberland H., Long range helium excimer potentials (A,C 1Dug and a,c3D+ug) from high resolution differential cross sections for He(21S,23S)+He, Phys. Rev. 19A, n. 6, h. 2232-2248, 1979.

128. Buck U., Inversion of molecular scattering data , Rev. Mol. Phys. ,v. 46, № 2, 369-389, 1974.

129. Buck U., Khare V., On an evaluation of the accuracy of the uniform semiclassical approximation for differential elastic scattering cross sections, Chem. Phys., v.26, 215, 1977.

130. Burton, Senff., J. Chem. Phys., v.76, № 12, 1982.

131. Busch F., Winkelauf-losurgsvermogens auf die Messieng totaler atomarer strenqueschnitte, Physica, 193, № 3, 412-425, 1966.

132. Cabley S.J., Mason S.A, Atom-molecule and molecule-molecule potential and transport collision integrals for high temperature air spaces, Phys. Fluids, v.18, 1109-1111, 1975.

133. Campbell F.M., Browning R., Latimer C.J., The effect of molecular vibration on charge transfer between H and H, J. Phys. B: At. Mol. Phys, v. 14, №18, 3493-3497, 1981.

134. Capitelli M., Ficocelli E., Collision integrals of oxygen atoms in different electronic states, J. Phys .B.: Atom. Molec. Phys., v.5, 2066-2073, 1972.

135. Capitelli M., Gorse C., Longo S, Giordano D., Transport properties of high temperature air species, AIAA/ASME 7th joint thermophysics and heat transfer conference, Alburquerque, Paper AIAA 98, 1998.

136. Ceperley D.M., Partridge H., The He Potential at Small Distances, J. Chem. Phys., v.84, №2, 820-821, 1986.

137. Chen C.N., Haberland H., Lee Y.T., Interaction potentials and reaction dynamics of He(21S, 23S) +Ne, Ar by the crossed molecular beam method, Journal of Chemical Physics, v.61, 3095-3103, 1974.

138. Cross R.J., Classical small-angle scattering from anisotropic potentials, J. Chem. Phys., v.46, №2, 609-618, 1967.

139. Dhuicq D., Brenot J.E., Sidis V. , Vibrational population of N (B3P ) and CO(a3 P) produced by He impact N2(X) and CO(X) in 200-1000 eV. energy, J. Phys. B. Atom. Molec. Phys., v.18, 1395-1407, 1985.

140. Dickinson A.S., Richards D., Classical small-angle anisotropic potential scattering, J. Phys. B12, № 18, 3005-3026, 1979.

141. Evans S.A., Cohen I.S., Lane N.F., Quantum-mechanical calculation of cross-sections between metastable and ground state helium atoms, Phys. Rev., v.4A, 2235, 1971.

142. Farrar J.M., Lee Y.T., Yoldman V.V., Klein M.L., Neon interatomic potentials from scattering data and Crystalline properties, Chem. Phys. Letters, v. 19, №3, 359-362, 1973.

143. Fayeton J.A., Hoewer J.C., Brenot J.C., Barat M., Investigation of inelastic processes in He-He collisions using a multicoincidence technique, J. Phys. B., Atom.Molec.Phys., v.14, 2599-2609, 1981.

144. Feltgen R., Kirst H., Kohler K.A., Pauly H., Unique Determination of the He Ground State Potential from Experiment by Use of a Reliable Potential Model, J. Chem. Phys., v.76, № 5, 2360-2378,1982.

145. Foreman P.В., Rol P.K., Coffin K.P., The repulsive He potential obtained from total cross sections, J. Chem. Phys., v.61, № 5, 1658-1665, 1974.

146. Gao R.S., Jonson L.K., Nitz D.E., Smith K.A., Stebbings R.F., Absolute differential cross sections for small-angle elastic scattering in helium rare-gas collisions at keV energies, Phys. Rev 36A, № 7, 3077- 3082, 1987.

147. Gatland I.R., Morrison W.E., Ellis H.W., Thackston M.G., McDaniel E.W., Alexander M.N., Vieland L.A., Mason E.A., Chem.Phys., v.66, 5121, 1977.

148. Gengenbach R., Hahn C., Schrader W., Toennies P., Determination of the He -He Potential from Absolute Integral Cross Section Measurements, Theoret. Chim. Acta (Berl.), v.34, 199, 1974.

149. Gislason E., Resolution Corrections in Total Scattering Cross Section Measurements, J. Chem. Phys., v.63, № 7, 2828-2833, 1975.

150. Gialason E.A., Sachs J.G., Differential cross-sections from classical perturbation scattering theory, I. lon-dipol scattering., Chem. Phys., v.25, № 2, 155-163, 1977.

151. Ginter M.L., Batino R., Potential-energy curves for the He molecule, J. Chem. Phys., v.52,4469, 1970.

152. Green S., Thaddeus P., Rotational excitation of CO by collisions with He,H and H under conditions in interstellar clouds, The astrophysical Journal, v.205, № 3, 766-785, 1976.

153. Gruntman M.A., J. Phys. E, v. 13, 388, 1980.

154. Gruntman M.A., VIII All Union Conference on Atomic and Electron Collisions, Abstracts of papers, 65, 1981.

155. Gruntman M.A., Leonas V.B., Possibility of experimental study of energetic neutral atoms in interplanetary space, Препринт ИКИ АН СССР, № 1109, M. 1986.

156. Habitz P., Tang K.T., Toennies J.P., The anisotropic Van der Waals potential for He-N, Chem. Phys. Letters, v.85, № 4, 461-466, 1982.

157. Halmann M., Laulicht I., Astr. J., Supll.,v.XII, № 110, 307-322, 1966.

158. Hay P.J., Pack R.T., Martin R.L. , Electron correlation effects on the N2 -N2 interaction, J. Chem. Phys., v.81, № 3, 1360- 1372, 1984.

159. Heintz A., An calculation procedure of predicting heat conductivities of complex mixtures, Ber. Bunseng. Phys. Chem., v.91, № 3, 190-200, 1987.

160. Holland P.M., Biolsi L., Transport properties of ground state oxygen atoms, J. Chem. Phys., v.89, p.3203-3210, 1988.

161. Jianturco F.A., Palma A., Angular distributions for He-N2 and He-02 collisions at 27 meV: a comparison with experiments, Phys. B: At. Mol. Phys., v.18, 519-524, 1985.

162. Jianturco F.A.,et al., Multyproperty analysis of He-N2 PES. Chem. Phys., v.109, №219,417, 1986.

163. Kalinin A.P., Leonas V.B. , Experimental determination of anisotropic potentials of atom-molecule interaction. Electronic and atomic collisions, Abstracts of papers VII ICPEAC North-Holland publishing Company, Amsterdam, 943-947, 1971.

164. Kalinin A.P., Leonas V.B., Investigation of differential scattering of metastable He(23S) atoms Electronic and atomic collisions, Abstracts of papers, Beograd, 34-35, 1973.

165. Kalinin A.P., Leonas V.B., Investigation of the elastic scattering and dezactiva-tion of metastable nitrogen molecules, IY International Simposium on molecular beams , Nice, France, C3, 1-10, 1975.

166. Kalinin A.P., Leonas V.B., Measurements of differential He-He, Ar-CO scattering: a test of repulsive interaction potentials, Chem. Phys. Lett., v.114, № 5,6, 557-560, 1985.

167. Kalinin A.P., Leonas V.B., Sermyagin A.V., On the functionality of short-range potentials derived from the beam scattering data, Chemical Physics Letters, v.39, № 1, p. 191- 193, 1976.

168. Kalinin A.P., Khromov V.N., Wijnaends van Resandt, Los J., Leonas V.B., Differential scattering of Li+ ions on N2 molecules Yll International Symposium on molecular beams, Trento, Italy, 211-216, 1979.

169. Kalinin A.P., Leonas V.B., Khromov V.N., Study of differential scattering by nonspherical intermolecular shortrange forces, Systems He, Ar-N2,C0,N0,C02, Molecular Physics, v.47, № 4, 811-822, 1982.

170. Kalinin A.P., Wijnaends van Resandt, Khromov V.N., Kleyn A.W., Los J.,Leonas V.B., Differential cross-sections for Li+ scattering by N2 molecules Chemical Phys., v.85, 341-347 , 1984.

171. Kalinin A.P., Verigin M.I., Gdalevich G.L., Safronov A.Yu., Rosenbauer H., Ba-naszkiewicz M., Hlond M., Zarnowiecki T., GAS 2 instrument for neutral solar wind detecting, Physics and Chemistry of the Earth, v. 25, N1/2. 149-152, 1999.

172. Kelley J.D., Bearman G.H., Harris H.H., Levental J.J. , Chem. Phys. Lett., v.50, 295, 1977.

173. Klein M., Tables of collision integrals and second virial coefficients for the (m,6,8) intermolecular potential functions, NSRDS-NBS 47,-Wah., 151, 1974.

174. Korsch H.J., Richards D., On classical rotational rainbows, J. Phys. B: Atom, and Molec. Phys., v. 14, № 13, 1973-1981, 1981.

175. Krupenie P.H., The spectrum of molecular oxygen, J. Phys. Ref. Data, v. 1, № 2, 423-534, 1972.

176. Kurz H. et al„ Phys. Rev. 49, 4693, 1994.

177. Kusch P., Notes on resolution in scattering measurements, Chem. Phys., v.40, № 1,1-4, 1964.

178. Maitland Y.C.,Smith E.B., A simplified representation of intermolecular potential energy, Chem. Phys. Letters, v.22, №3, 443-446., 1973.

179. Massey H.S.W., Mohr C.O.B., Proc.Roy.Soc., A 144, 186, 1954.

180. Mason E.A.,Vanderslice J.T., Yos J.M., Transport properties of high-temperature multicomponent gas mixtures, The Physics of Fluids, v.2, № 6,p.688-694, 1959.

181. Mason E.A., Vanderslice J.T., Raw C.J. J.Chem.Phys.,v,40, 2153, 1964.

182. Mason E.A.,Spurling Т.Н., Determination of molecular quadrupole moment from viscosity and second virial coefficient, J.Chem. Phys., v.46, № 1, 322- 326, 1967.

183. Mc.Afee K.B., Szmanda C.R., Hozack R.S. , Vibrational energy transfer during charge exchange in N2 on N2 collisions, J. Phys. В., v.14, №7, L243-L247, 1981.

184. Micha D.A., Vilallonga E. and Toennies J.P., Rotational- vibrational energy transfer in collisions of Li+ with N2 ,CO in the 1-10 eV range, Chem. Phys. Letters , v.62, № 2, 238-241, 1979.

185. Miller W.H., Theory of Penning ionization: I. Atoms, Journal of Chemical Physics, v. 52, 3563-3572, 1970.

186. Monchick L., Collision integrals for the exponential repulsive potential, Phys.Fluids, V.2, p.695-700, 1959.

187. Moore J.H„ Phys. Rev.,v.A9, 2760-2771, 1974.

188. Morosov V.A., Kalinin A.P., Szilagyi Z.,Barat M., Benout C., Gaboriaud M.N., Roncin P., A 2n steradian low energy electron spectrometer for probing multiply charged ion surface interaction, Nuclear Instrum. and Methods B, 98, 597-600, 1995.

189. Morosov V.A., Kalinin A.P., Szilagyi Z.,Barat M., Roncin P. , 2n- spectrometer-a new apparatus for the investigation of ion surface interaction, Review of Scientific Instruments, v.67, № 6, 2163-2170., 1996b.

190. Moseley J.T., Peterson J.R., Lorents D.C., Hollstein M., Deexcitation of fast He, N, and Ar metastable atoms in various gases, Phys. Rev.,v.A6, 10251031, 1972.

191. Mototisa Oobatake ,Tatsuo Ool., Determination of energy parameters in Len-nard-Jones potentials from second virial coefficients. Progress of Theoretical Physics, v.48, №6B, 1365-1376, 1972.

192. Mullen I.M., Thomas B.S., Anisotropic potentials and damping of rainbow and diffraction oscillations in differential cross sections, J.Chem.Phys.v.58, 5216, 1973.

193. Nellis W.J. et al., Shock compression of liquid xenon to 130 GPa -1,3 Mbar/ Phys.Rev. Lett. ,v.48, 816-818, 1981.

194. Newman J.H.Smith K.A.,Stebbings R.F.,Chen Y.S., Differential scattering cross sections for collisions of 0.5-, 1.5-, and 5.0- keV helium atoms with He, H2, N2, and 02 , Journal of Geophysical Research, v.90, № A11, 11045-11054,1985.

195. Nielson C.C., Parker G.A., Pack R.T., Intermolecular potential surfaces from electron gas methods: II. Angle and distance dependence of A' and A" Ar -NO(X2P) interactions, J.Chem.Phys., v.66, № 4, 1396-1401, 1977.

196. Norman M.J.,Watts R.O.,Buck U.A., Spherical potential for hydrogen from solid state and scattering data, J. Chem. Phys. v.81, № 8, 3500, 1984.

197. Nyeland C., Toennies J.P., Modelling of repulsive potentials from atom charge density distributions: interactions of inert gas atoms, Chem. Phys. Letters, V.127, № 2, 172-177, 1986.

198. Nyeland C., Toennies J.P. Modelling of repulsive potentials from charge density distributions, Chem.Phys., v.122, 337-346, 1988.

199. Olson R.E., Semiempirical calculations of the He (21S and 23S ) + Ar ionization total cross sections, Phys. Rev., v. A6, № 3, 1031-1036, 1972.

200. Pack R.T., Anisotropic potential and the damping of rainbow and diffraction oscillations in differential cross-sections, Chem. Phys. Letters, v. 55, №2, 197-201, 1978.

201. Parson J.M., Siska P.E., Lee Y.T., Intermolecular potentials from crossed beam differential elastic scattering measurements. IV Ar-Ar, J. Chem. Phys., v.56, №4, 1511-1515, 1972.

202. Parker G.A., Snow R.L., Pack R.T., Intermolecular potential surfaces from electron gas methods: 1. Angle and distance dependence of He-CO, and Ar-CO interactions, J. Chem. Phys., v.64, №4, 1668-1678, 1976.

203. Parker G.A., Pack R.T., Intermolecular potential surfaces from electron gas methods: III. Angle and distance dependence of Ar-CO interactions, J. Chem. Phys., v.69, № 7, 3268-3278, 1978.

204. Parmenter S., Scaver M.A. A method to estimate intermolecular potential well depths for special in both ground and excited electronic states, J. Chem. Phys, v. 70, N 12, 1455-1460, 1979.

205. Pfeffer G.A., Secrest D., Rotation-vibration excitation using the infinite order sudden approximation for rotational transition Li+-N2, J. Chem. Phys. v. 78, №6, 3052 , 1983.

206. Polak-Dingels P., Rajan M.S., Gislason E.A., Determination of Lithium ion-rare gas potentials from cross-section measurements. J. Chem. Phys. v.77, № 8, 3983-3993, 1982.

207. Poppe D., Bottner R., Inelastic collisions of Li+ with N2 molecules: a comparison of experimental results with trajectory studies ,Chem.Phys.,v.30, №3, 375-386, 1978.

208. Porter R.N.,Karplus M., Potential energy surface for H, J.Chem.Phys.,V.40,p.1105-1115, 1964.

209. Ree F.H., Winter M.W., Ab initio and Gordon-Kim intermolecular potentials for two nitrogen molecules, J. Chem. Phys., v. 73, №1, 322-336, 1980.

210. Ree F.H., Bender C.F., Repulsive intermolecular potential between two H molecules, J. Chem. Phys., v.71, № 12, 5362, 1979.

211. Reiter F.W., Zwischenmolekulare Krafte in Gasen/Ber. Busenges , Phys. Chemie, B 74, 562-568, 1970.

212. Reynaud C., Pommier J., uan Vu Ngoc, Barat M. Phys. Rev. Lett. 43, 579-582, 1979.

213. Riabov V.V., Approximate calculations of transport coefficients of Earth and Mars atmospheric dissociating gases, J. of thermophysical and heat transfer, v. 10, №2, 209-213, 1996.

214. Rol P.K.,as cited in: Aziz R.A., Inert Gases, Chemical Physics Series, v.34, edited by Klein M.L.(Springer), 1984.

215. Ronald A., Aziz R.A., Slaman M.J. ,The Ne-Ne interatomic potential J. Chem. Phys., v.130, 187-194, 1989.

216. Ross M.,Ree F.H.,Young D.A., The equation of state of molecular hydrogen at very high density, J. Chem. Phys., v.79, № 3, 1487-1497, 1983.

217. Ross M., Young D. .Helium at High Density, Phys. Lett. A. v. 118, №9, 463-466, 1986.

218. Russek A., Garcia R, Analytic fit of the He-H2 energy surface in the repulsive region, Phys. Rev., v. A26, №4, 1924-1930, 1982.

219. Sando K.M., Potential curves from continuous spectra: He2 (X1Og+)and A1Du, Mol. Phys., v. 23, 413, 1972.

220. Sato Y., Niurao K., Takagi H., Inoue H, Energy loss spectra of Li ions (0.5-1.0 keV) in collisions with N2 molecules, J. Chem. Phys. v.65, № 10, 3952-3957, 1976.

221. Schaefer H.F.,Harris F.E., Ab initio calculations on 62 low- lying states of the O molecule, J. Chem. Phys.,V.48, p.4946-4955, 1968.

222. Schaefer J., Lester W.A., Theoretical study of inelastic scattering of H by Li on and CI potential energy surface, J. Chem. Phys., v.62, 1913-1921, 1975.

223. Scoles G., editor, Atomic and molecular beam methods, v. 1, Oxford University Press, 1988.

224. Senff U.E., Burton P.G., A CEPA2 investigation of the He-He and He-Li potential functions, Molec. Phys., v.58, N3, 637-645, 1986.

225. Slevin J.,,Eminyan M., Mac-Adam K.B.,Some aspects of channel electron multiplier operation, J. Phys. E: Scientif. Instrum. 8, 1000- 1002, 1975.

226. Smith F.I., The numerical evaluation of the classical angle of deflection and JWKB phase shift, Physica, v.30, 497, 1964.

227. Staemmler V., Ab initio calculation of the potential energy surface of the system N Li, Chem.Phys.v.7, 17, 1975.

228. Staemmler V., Ab initio calculation of the potential energy surface of the system Li /N2 , Chem.Phys.,17, № 2 , 187-196, 1976.

229. Starr T.L., Williams D.E., Comparison of models for H2-H2 and H2-He anisotropic intermolecular repulsion, J. Chem. Phys. V.60, n.5, 2054-2057, 1977.

230. Starykh V.V., Kapyshev V.K., Interaction between two ground state helium atoms, J.Chem.Phys.,v.72, №4, 2713-2718, 1980.

231. Thomas L.D., Classical trajectory study of differential cross sections for Li+ -CO and N2 inelastic collisions, J. Chem. Phys. v. 67, 5224,1977.

232. Van den Biesen j.j.H. et al., Measurements on the glory structure in the total Cross Section of Noble Gas systems, Physica v.100A, 375-396, 1980.

233. Viehland L.A., Interaction potentials for Li+ -rare gas systems, Chem. Phys., v.78, №2, 279-294, 1983.

234. Waldman M., Gordon R.G., Generalized electron gas -Drude model theory for ion-molecule forces, J. Chem. Phys., v.71, 1353 -1358, 1979.

235. Walker R.E., Monchik L., Westenberg A.A., Favin S., Plan. Space Sci., v.4, 221, 1961.

236. Wijnaendts R.W. van Resandt, Champion R.L., Los J., Diffraction effects in the differential scattering of Li+ by the rare gases, J.,Chem.Phys.v.17, № 3, 297-302, 1976.

237. Wijnaendts van Resandt R.W., den Harink H.C., Los J., A position dependent particle counter using microchannel plates J.Phys.v.E9, 503-509 , 1976.

238. Zahr G.E., Miller W.H., Semiclassical theory of diffraction in elastic scattering, Molec., Phys.,v. 30, № 3, 951-958, 1975.

239. Zubkov B.V., Kalinin A.P., Leonas V.B., An experimental apparatus for the study of differential scattering with high energy beams, Books of abstracts, Noordwijkerhort, the Netherlands, 98-102, 1978.