Cтраница 3
Кроме возбуждения колебательных состояний катиона существует возможность быстрого размена энергии освободившегося электрона в результате его неупругих соударений. Согласно Вольцу [97], отдельную группу составляют вторичные электроны с кинетическими энергиями, недостаточными для возбуждения электронных состояний молекул, но достаточными для возбуждения внутримолекулярных колебаний в соседних молекулах. [31]
Неупругое рассеяние может быть изучено экспериментально, если между рассеивающим образцом и детектором поместить анализатор скоростей электронов с достаточной разрешающей способностью. Эти данные дают возможность изучить полный спектр энергетических потерь электронов при разных углах рассеяния, связанный прежде всего с возбуждением электронных состояний молекул ( а при высоком разрешении анализатора - с колебательными и даже вращательными состояниями), а также определить угловую зависимость полного неупругого рассеяния или его отдельных компонентов, отвечающих определенным энергетическим переходам. [32]
В картине рассеяния электронов молекулами появляются новые, отличные от рассеяния атомами, черты. Это определяется отсутствием сферической симметрии потенциала взаимодействия и наличием дополнительных степеней свободы, связанных с движением ядер. Возбуждение электронных состояний также приобретает специфичность, однако в основных чертах схоже с аналогичными процессами в атомах. Ниже в рамках борновского приближения будут рассмотрены качественные особенности рассеяния электронов, в основном двухатомными молекулами. [33]
Как следует из проведенного анализа, свечение нагретой поверхности не может объяснить всего разнообразия цветов, наблюдаемых у шаровой молнии. Отдельные цвета могут быть связаны с определенными излучателышми переходами атомов или молекул, которые возбуждаются при химических процессах. Сам факт возбуждения определенных электронных состояний атомов или молекул является побочным энергетическим процессом в системе и не влияет на ее энергетику. Однако поскольку такой процесс определяет свечение системы, его следует проанализировать подробнее. [34]
Часть энергии расходуется на возбуждение электронных состояний и плазмохимические реакций. [35]
Использование формулы (1.1.8) при анализе экспериментальных данных по сечениям возбуждения молекулы электронным ударом, на наш взгляд, является необходимым. Эта формула позволяет представить в компактном виде результаты измерений сечений переходов между отдельными колебательными уровнями различных электронных состояний. Представление же результатов в виде суммарного сечения возбуждения данного электронного состояния, как часто практикуется в литературе, приводит к потере важной информации. [36]
Погрешности вычисленных значений Ф т равны 0 1; 0 1 и 0 3 кал / моль - град при Т 300, 3000 и 6000 К, соответственно. При низких температурах погрешности обусловлены главным образом неточностью учета расщепления основного 32-состояния. При высоких температурах они обусловлены неточностью принятых значений энергий возбуждения электронных состояний, а также тем, что принятые значения колебательных постоянных плохо описывают энергии высоких колебательных уровней состояния Х32 [ энергия диссоциации S2, найденная экспериментально, отличается от полученной линейной экстраполяцией ( см. стр. [37]
Так же как и для двухатомных молекул, каждая электронно-колебательная полоса имеет тонкую вращательную структуру, возникающую при переходах между отдельными вращательными подуровнями верхнего и нижнего электронно-колебательных уровней. Для простейших молекул колебательная и вращательная структуры разрешены и полностью интерпретированы. Из колебательно-вращательной структуры спектров многоатомных молекул могут быть определены энергия возбуждения верхнего электронного состояния, колебательные и вращательные постоянные и гео метри-ческая конфигурация молекулы в основном и возбужденном электронных состояниях. В табл. 52 для иллюстрации приведены некоторые данные, полученные при исследовании электронно-колебательно-вращательных спектров простых молекул. [38]
Обмен энергией между электронным газом и молекулами типа О2, N2, как это показано в работах [67 - 70], происходит во много раз эффективнее, чем при упругих соударениях электрон - тяжелая частица. Наиболее существенный вклад в этот процесс вносит возбуждение колебательных степеней свободы молекулы. Как показано в работах [62 - 70], интенсивность этого взаимодействия много больше, чем возбуждение электронных состояний и вращательных уровней. [39]
При отсутствии экспериментальных данных об энергиях возбуждения части электронных состояний атомов необходимые величины могут быть оценены приближенно, но с достаточной для последующих расчетов точностью. Соответствующие оценки могут быть выполнены либо на основании некоторых закономерностей в расположении изученных электронных состояний данного атома, либо ( для состояний с большими значениями квантовых чисел) путем отнесения этих состояний к ионизационному пределу данной группы состояний и приравнивания их энергии возбуждения энергии ионизации. Последнее возможно благодаря тому, что по мере увеличения квантовых чисел пи / энергии возбуждения соответствующих электронных состояний становятся все ближе друг к другу и приближаются по величине к энергии ионизационного предела. [40]
Интегрируя обе части уравнения (3.63) по скоростям, мы получим уравнение для концентрации частиц ( уравнение непрерывности), умножая на - mv2 и интегрируя - уравнение для плотности энергии. В стационарном случае dfjdt О уравнение (3.63) представляет собой уравнение баланса плазмы и выражает тот факт, что число частиц в данном интервале скоростей и в данном объеме не меняется. Это уравнение не учитывает пока ни какие-либо процессы рождения или уничтожения электронов ( например, процессы ионизации и рекомбинации), ни существенно неупругие столкновения с возбуждением электронных состояний или диссоциацией молекул. Этот вопрос мы рассмотрим ниже. [41]
При малых значениях плотности электронов и газа мощность, вводимая в разряд, также невелика, и поэтому невозможно создать мощные лазеры непрерывного действия с высоким КПД, основанные на возбуждении инверсной заселенности прямым электронным ударом. Между тем, для большого числа импульсных лазеров прямой электронный удар является эффективным механизмом возбуждения. В качестве активной среды таких лазеров могут быть использованы атомы или молекулы, имеющие низкорасположенный метастабильный уровень лазерного перехода. В качестве верхнего лазерного уровня используется уровень, оптически связанный с основным электронным состоянием системы. На начальной стадии импульса возбуждения неупругие электронно-атомные соударения приводят к преимущественно резонансному возбуждению уровней атомов и к инверсии между ними и нижележащими метастабильными состояниями. Разрушение инверсии происходит в результате спонтанных и вынужденных излучательных атомных переходов с верхнего лазерного уровня на нижний, так что характерное время существования инверсии в таких системах оказывается меньше или порядка времени спонтанного излучательного перехода между указанными состояниями. Возможности рассматриваемой схемы возбуждения импульсных лазеров достаточно велики, поскольку в данном случае на возбуждение верхнего лазерного уровня может быть израсходована заметная часть общей энергии, вводимой в разряд. Импульсная генерация на переходах, оканчивающихся на метастабильных уровнях, называется самоограниченной или генерацией на самоограниченных переходах. Отмеченная трудность, ограничивающая область использования прямого электронного удара, легко преодолевается использованием в качестве активной среды смеси газов. Состав смеси и условия возбуждения подбирают таким образом, чтобы основной канал потери энергии электронов был связан с возбуждением электронных состояний атомов или молекул одного из газов. При этом возможен процесс передачи возбуждения атомам или молекулам другого газа. Происходит эффективное возбуждение частиц этого газа в одно энергетическое состояние, которое используется в качестве верхнего лазерного уровня; в качестве нижнего лазерного уровня в данной схеме возбуждения лазера удобно использовать электронные состояния, лежащие несколько выше первого возбужденного электронного состояния системы. [42]