Cтраница 2
Здесь D0 - коэффициент диффузии метастабильных атомов, qe - концентрация электронов на данном расстоянии г от оси, отнесенная к концентрации на оси, , - вероятность соударения первого рода между электронами и нейтральными атомами на оси разрядной трубки, ( 5а - вероятность тушения соударениями второго рода метастабильных атомов с электронами на оси, То - вероятность таких же соударений с невозбужденными атомами на оси. [16]
Кроме продолжительности их пребывания в возбужденном состоянии и диффузии радиации, концентрацию возбужденных атомов обусловливают процессы: 1) возбуждение путем неупругих соударений первого рода между электронами и нормальными атомами, 2) процессы ступенчатой ионизации и возбуждения, 3) образование и разрушение возбужденных атомов при соударениях второго рода с электронами и с атомами, 4) диффузия возбужденных атомов, а также диффузия излучения к стенкам и электродам, 5) процессы образования молекулярных ионов при соударении двух возбужденных атомов и тому подобные процессы. Хотя не все эти процессы имеют одинаковое значение для устанавливающейся в их результате концентрации па и хотя некоторыми из них можно пренебречь без особенного ущерба для точности получаемых результатов, задача о концентрации возбужденных уровней является в достаточной мере сложной даже в случае метастабильных атомов, когда не возникает вопроса об учете спонтанных переходов на нормальный уровень и об учете диффузии излучения. Как показывает Фабрикант [1094, 1107], при решении этой задачи в первом приближении можно пренебречь ступенчатой ионизацией и ступенчатым возбуждением, так как эти процессы значительно меньше влияют на концентрацию возбужденных атомов, чем тушение соударениями второго рода. Несколько упрощая суть дела, можно грубо сказать, что в соударениях второго рода участвуют электроны любых, притом, согласно соотношению Клейна и Росселанда ( см. стр. [17]
Если принять во внимание не только процессы ионизации и возбуждения при неупругпх соударениях электронов с атомами и молекулами, но и другие элементарные процессы, то детальное рассмотрение показывает, что подобие разрядов сохраняется при наличии процессов: диффузии электронов и ионов, образования отрицательных ионов, виапмной рекомбинации положительных и отрицательных ионов в объеме газа при больших давлениях, рекомбинации на поверхности стенок и электродов, выделения электронов из катода под действием положительных ионов и метастабиль-ных атомов ( при условии одной и той же работы выхода) и ионизации соударениями второго рода при одной и той же процентной концентрации примеси к основному газу. Напротив, подобие двух разрядов не может иметь места при наличии в заметной степени. [18]
При соударениях первого рода передаваемая энергия атома или электрона переходит - во внутреннюю часть атома. При соударениях второго рода передаваемая энергия атомов или электронов поступает из внутренней части атома. [19]
Различают два типа ионизационных процессов: при кинетических соударениях частиц - ионизация при неупругих соударениях первого рода и обусловленный внутренней энергией возбужденных атомов - ионизация при неупругих соударениях второго рода. Участвующие в соударениях второго рода возбужденные ( как правило, метастабильные) атомы могут возникать при неупругих соударениях первого рода. [20]
Так как концентрация па тесно связана с временем пребывания атома в возбужденном состоянии, то важным результатом этого решения является установление того факта, что соударения второго рода косвенным образом влияют на диффузионную продолжительность жизни возбужденных атомов. Поэтому при большом тушении соударениями второго рода расчеты, исходящие из аддитивного действия обеих рассмотренных причин, приводящих к уничтожению метастабильных атомов, диффузии их к стенкам и соударений второго рода, должны приводить к неточным результатам. [21]
Соударения, в которых внутренняя энергия превращается в кинетическую энергию, также ограничены адиабатическим принципом. Такие соударения иногда называют сверхупругими или соударениями второго рода. Относительная величина эффективных сечений для переноса импульса, возбуждения вращательного движения и возбуждения колебательного движения будет использована в гл. [22]
Руарк и Юри ( Ruark и Urey) 5 детально разобрали роль ударов второго пода при явлениях тушения резонансного излучения, при сенсибилизированной флуоресценции и фотосенсибилизированных реакциях, при хемилюминесценции, при соударениях между мета-стабильными атомами и нейтральными атомами и ионами. Ими также были исследованы явления резонанса при ударах второго рода и роль соударений второго рода в пламенах. В связи с этими явлениями Кондон ( Condon) и другие авторы рассматривают квантовые отношения, имеющие место при соударениях и рассеянии. [23]
Уравнение детального равновесия в форме ( 182) или ( 183) тотчас же приводит к заключению, что вероятности прямого и обратного процессов для каждого из этих процессов тесно связаны одна с другой; то же имеет место и по отношению к эффективным поперечным сечениям частиц газа в обоих случаях. Поэтому из ( 182) и ( 183) следует, что если при соударении второго рода скорость свободного электрона до столкновения мала, то вероятность соударения второго рода и эффективное поперечное сечение частиц газа для этого процесса очень велики. [24]
Уравнение детального равновесия в форме ( 29 1) или ( 29 2) приводит к заключению, что вероятности прямого и обратного процессов для каждого из этих процессов тесно связаны одна с другой. Поэтому из ( 29 1) и ( 29 2) следует, что если при соударении второго рода скорость свободного электрона до столкновения мала, то вероятность соударения второго рода и эффективное поперечное сечение частиц газа для этого процесса имеют большую величину. [25]
Наряду с процессами возбуждения, ионизации и рекомбинации в разряде могут иметь место и другие неупругие соударения. Все виды неупругих соударений принято делить на две группы: 1) соударения первого рода; 2) соударения второго рода. К соударениям первого рода относятся те, у которых в результате соударения сумма потенциальных энергий взаимодействующих частиц возрастает за счет убыли их кинетической энергии. Те же соударения, при которых результирующая потенциальная энергия системы снижается в силу перехода части ее в кинетическую, называют соударениями второго рода. К последним, в частности, относятся процессы соударения метастабиль-ных атомов с нормальными атомами либо со стенками, выводящие возбужденные атомы из метастабильного состояния, а также процессы рекомбинации. [26]
Передача энергии может реализоваться, если молекула А флуоресцирует до соударения, при этом энергия флуоресценции поглощается молекулой В, переводя ее в возбужденное состояние. Наиболее важно здесь то, что уже нет ограничений, связанных с расстояниями между взаимодействующими молекулами, как это было при соударениях второго рода; обе молекулы могут находиться на расстоянии больше их диаметров, порядка 50 - 100 А. Описанный механизм реализуется в газах, жидкостях и твердых средах. [27]
Уравнение детального равновесия в форме ( 182) или ( 183) тотчас же приводит к заключению, что вероятности прямого и обратного процессов для каждого из этих процессов тесно связаны одна с другой; то же имеет место и по отношению к эффективным поперечным сечениям частиц газа в обоих случаях. Поэтому из ( 182) и ( 183) следует, что если при соударении второго рода скорость свободного электрона до столкновения мала, то вероятность соударения второго рода и эффективное поперечное сечение частиц газа для этого процесса очень велики. [28]
Уравнение детального равновесия в форме ( 29 1) или ( 29 2) приводит к заключению, что вероятности прямого и обратного процессов для каждого из этих процессов тесно связаны одна с другой. Поэтому из ( 29 1) и ( 29 2) следует, что если при соударении второго рода скорость свободного электрона до столкновения мала, то вероятность соударения второго рода и эффективное поперечное сечение частиц газа для этого процесса имеют большую величину. [29]
Так как концентрация па тесно связана с временем пребывания атома в возбужденном состоянии, то важным результатом этого решения является установление того факта, что соударения второго рода косвенным образом влияют на диффузионную продолжительность жизни возбужденных атомов. Поэтому при большом тушении соударениями второго рода расчеты, исходящие из аддитивного действия обеих рассмотренных причин, приводящих к уничтожению метастабильных атомов, диффузии их к стенкам и соударений второго рода, должны приводить к неточным результатам. [30]