Соударение - второе - род
Cтраница 3
Если частица, сталкивающаяся с возбужденной частицей - электрон, то энергия может быть передана ему лишь в виде кинетической энергии увеличения скорости его движения. Если вторая сталкивающаяся частица-атом, требующий для возбуждения или ионизации меньшего количества энергии, чем потенциальная энергия Toil возбужденной частицы, с которой атом взаимодействует, ю в результате соударения второго рода атом окажется возбужденным или ионизованным. При неупругом соударении первого-рода на возбуждение или на ионизацию второй частицы затрачивается кинетическая энергия взаимодействующей с ней первой частицы. При неупругом соударении второго рода второй частице передается в виде потенциальной или кинетической энергии потенциальная энергия первой частицы. [31]
 |
Баланс мощности в положительном столбе разряда в парах ртути при плотности тока порядка десятка миллиампер на см2. [32] |
Начиная с давления в несколько миллиметров рт. ст., длина свободного пробега всех частиц в плазме уменьшается настолько что их взаимные соударения начинают играть существенную роль и ведут к затруднению двуполярной диффузии и к уменьшению ионного тока на стенку. В результате-новое уменьшение т) ст, сводящее т) ст к исчезающе малой величине, начиная с давления порядка 100 мм рт. ст. Вместе с тем, при давлениях порядка десятых долей миллиметра рт. ст. становится ощутительным нагревание газа в объеме вследствие рекомбинации в объеме, упругих столкновений электронов с частицами газа и других объемных элементарных процессов. Из-за увеличения числа соударений второго рода, приводящих к тушению, уменьшается не только 7 ] рез, но и % ерез - Уменьшение числа электронов, обладающих достаточной энергией для возбуждения исходных уровней, сильно сказывается на интенсивности резонансных линий. [33]
В явлении перехода атома из метастабильного состояния при столкновении с какой-либо другой частицей в нормальное мы встречаемся с новым элементарным процессом в газе, называемом неупругим соударением второго рода. Представление о необходимости существования соударений второго рода было выведено из теоретических соображений при рассмотрении условий равновесного состояния газа, предоставленного самому себе. В этом случае постоянно происходят процессы взаимодействия между атомами, с одной стороны, световым излучением и свободными электронами-с другой. [34]
Он сводит изменение U3 к соответствующему изменению а. Двухатомные газы повышают а. При наличии третьего газа, понижающего Ua путем соударений второго рода, роль двухатомного газа сводится к уничтожению метастабильных состояний основного газа тем же путем. [35]
 |
Потенциалы ионизации некоторых элементов. [36] |
Если электрон обладает большей скоростью, чем необходимо для ионизации, то при неупругом столкновении с молекулой он отдает лишь столько энергии, сколько необходимо для ее ионизации, а сам продолжает двигаться со скоростью, соответствующей оставшейся энергии. Упругие и неупругие соударения электрона с молекулами или атомами в общем называются соударениями первого рода. Соударения электрона с уже возбужденным либо ионизированным атомом или молекулой называются соударениями второго рода. Рекомбинация проходит главным образом на стенках разрядной трубки. [37]
Механизм возбуждения и ионизации атомов примесных элементов в разряде с полым катодом изучен недостаточно полно. Некоторые авторы считают, что эти процессы обусловлены исключительно прямыми соударениями электронов с атомами определяемых элементов. Однако в ряде случаев возможен и другой характер возбуждения, а именно за счет соударений второго рода атомов примесных элементов с метастабильными атомами рабочего газа или паров элементов, специально вводимых в плазму. [38]
В нем использована смесь гелия и неона при давлении в несколько миллиметров ртутного столба. В смеси содержится большой избыток гелия. Атомы гелия возбуждаются высокочастотным разрядом, затем они передают свою энергию атомам неона при соударениях второго рода. Возбуждается верхнее состояние неона, и появляется вынужденное испускание при переходе на более низкий уровень ( не основное состояние), который при комнатных температурах практически свободен. Газовый лазер излучает несколько милливатт непрерывно. Совсем недавно было найдено несколько других лазерных газообразных систем. [39]
При опытах с флуоресценцией натриевых или ртутных паров столкновения второго рода сказываются в явлении тушения флуоресценции. Это явление заключается в том, что при прибавлении к флуоресцирующим парам ртути или натрия посторонних газов интенсивность излучаемого света уменьшается по мере увеличения давления примеси. При этом увеличении возрастает число столкновений атомов ртути или натрия с атомами примеси, и поэтому возрастает вероятность соударений второго рода. [40]
Соударения второго рода и диффузия радиации сильно отзываются также и на интенсивности излучения линий, соответствующих переходу не на основной, а на какой-либо возбужденный уровень. Если несколько линий имеют общий верхний уровень, то даже при отсутствии тушения ( малые плотности тока и чистый газ), но при наличии реабсорбции последняя приводит к перераспределению интенсивности между такими линиями. Чем выше уровень возбуждения, с которого происходит соответствующий этой линии энергетический переход, тем при более высокой плотности тока и при большем давлении начинает сказываться тушение соударениями второго рода. [41]
Допустим, что при столкновениях в чистом неоне электроны обладают скоростями, большими С / ует-потенциала возбуждения метастабильного состояния основного газа, но меньшими, чем его ионизационный потенциал. Подсчет показывает, что вероятность столкновения метастабильного атома с новым электроном слишком мала, чтобы благодаря таким столкновениям произошла заметная ионизация газа. Но если в том же газе есть атомы примеси, ионизационный потенциал которых ниже, чем / мет основного газа, то при столкновениях метастабильных атомов с атомами примеси может произойти соударение второго рода. Метастабильный атом передаст свою энергию возбуждения атому примеси и таким путем ионизует его. [42]
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. [43]
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. [44]
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. [45]
Страницы: 1 2 3 4