Введение к работе
Актуальность темы. Стремительное развитие новых технологаЗ, в тсч" числе плазменных, а также возрастание роли лазерных устройств во многих отраслях науки и техники, диктуют и новые требования к уровни понимания физических основ процессов, протекающих з низкотемпературной плазме. Все больший интерес представляет собой элементарные процессы столкновений с участием электроннно-зозбуз-денных частиц, поскольку именно взаимодействия такого, рода определяют энергетический баланс различных плазменных устройств, влияют яа макроскопические свойства газовых и плазменных сред. Понимание механизма протекания подобных процессов в значительной степени способствует углублению фундаментальных представлений о свойствах атомных систем и их строении.
В широком классе электронно-возбужденных частиц (атомов и молекул) особое место принадлежит метастабтлыаи образованиям, характеризующимся большими (в ряде случаев превышающими 10-Sc) временэда жизни л позволяющим существенно снизить, потенциальный барьер реакций с их участием. Значительный интерес вызывают, процессы ионизации и возбуждения возбукденной частицы електронами, которые получили в литоратурэ название ступенчатых. Исследование их особенностей, иопределение таких фундаментальных параметров процесса, как сечение столкновения,составляет самостоятельное направление современней физики столкновений.
К настоящему времени в литературе отсутствуют систематические данные (как экспериментальные, таки теоретические) по исследованию ступенчатого возбуждения (СВ) атомов (или молекул) электронами. Это, в первую очередь, связано, с большими трудностями, которыми сопровождаются исследования с возбужденными мишенями. Концентрации возбукденяых (метастабильных) частиц, как правило, весьма невелики, при этом полезішй сигнал, несмотря на значительные величины сечений ступенчатого возбуждения (на порядки превышающие сечения возбуждения из'основного состояния), оказывается крайне малым, что затрудняет его надежную регистрацию, и, наконец, сложность определения концентраций возбужденных мишеней довершает общута картину проблемы.
Цель диссертационной работы состояла в проведении детальных исследований процессов возбуждения из метастабильных состояний атомов Mg, Оа, Sr и ТІ электронным ударом. 3 ходе выполнения работы были решены следуициэ задачи: -усовершенствованы методика и аппаратура для измерений сечений зез-
буждения спектральных линий из иетестабильных состояний електронами;
разработан и создан источник пучка метастабильных атомов шрокого класса химических влементов;
определены абСОЛЮТНЫе ВеЛИЧИНЫ СеЧеНИЙ ВОЗбуздеНИЯ 8Т0М0В Mg, Са,
Sr и ТІ из метастабильных состояний електронами и измерены их енергегические зависимости;
- установлены основные закономерности м механизмы взаимодействия
возбужденных атомов с електронами.
Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что впервые :
проведены исследования возбувдения атомов Mg, Са, Sr и ТІ из метастабильных состояний електронами, в результате которых определены абсолютные вффективные сечения этих процессов и их энергетические зависимости;
установлено, что сечения возбуждения спектральных линий из возбужденных состояний для втих атомов на порядки величин превышают сечения возбуждения из основных состояний;
обнаружено отличие внергетических зависимостей ступенчатого возбуждения от внергетических зависимостей прямого возбуждения для этих атомов; показано влияние спинового и орбитального моментов начальных состояний на ход энергетической зависимости, сечения. ступенчатого возбуждения;
на припороговых участках внергетических зависимостей сечений возбуждения обнаружена структура, происхождение которой связывается с образованием и распадом возбужденных короткоживущих состояний отрицательного иона соответствующего елемента;
предложен оригинальный способ получения пучков метастабильных атомов широкого класоа химических влементов.
Научная и практическая ценность полученных результатов.Изложенные в диссертации результаты носят, в первую очередь, фундаментальный характер, углубляя представления о свойствах атомных систем и неупругих взаимодействиях влектронов с возбужденными атомами.
Изложенная методика может быть применена для исследования других атомных систем. Предложенный универсальный способ получения пучков метастабильных частиц иожно использовать для исследования широкого круга как атомных, так и молекулярных объектов.
. Кроме того, результаты диссертационной работы представляют и прикладной интерес:
- при анализе механизме енергообыена в низкотемпературной плазме;
при расчете и конструировании лазерных устройств;
для моделирования процессоз в планетарных атмосферах, з химии и физике планет, в кометной астрофизике.
На защиту заносятся следующие основные положения:
- експериментальная установка и методика определения сечений
возбуждения атомов Mg, Са, Sr и ТІ из метастаОильных состояний
электронами и их энергетических зависимостей;
- способ получения пучка метастабильных частиц;
- результаты измерений энергетических зависимостей сечений
возбуждения атомов Mg, Са, Sr и ТІ из метастаОильных состояний
электронами;
абсолютные сечения "возбуждения атомов Mg, Са, Sr и ТІ электронным ударом из метастабильных состояний;
основные закономерности и механизмы взаимодействия электронов с метастабилышми атомами.
Работа выполнена в отделе электронных процессов Проблемной научно-исследовательской лаборатории физической электроники Уяго-родского госуниверситета.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на XVI, XVII Международных конференциях по физике электронных и атомных столкновений (Нью-Йорк, 1989г.; Брисбен, 1991г.), на IX, X, XI Всесоюзных конференциях по физике электронных и атомных столкновений (Рига,-1984г.; Ужгород, 1988г.; Чебоксары, 1991),на I и П семинарах по атомной спектроскопии (Ростоз-Великий, 1990;Суздаль,.. 1991г.), на IV Европейской конференции по атомной и молекулярной физике (Рига,1992г.)
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 11 работах, список которых приводится в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы. Работэ изложена на 137 страницах, включая 44 рисунка, 9 таблиц и список литературы из 101 наименования.
