Введение к работе
Актуальность темы. Индуцированные атомно-молекулярными столкновениями процессы перераспределения энергии возбуждения между различными степенями свободы партнеров по столкновению в значительной степени определяют свойства плазмы, атмосферы Земли и других планет, фото- и радиационно-химических систем. Они представляют и прикладной интерес, например, для создания новых активных сред для генерации, усиления или модификации лазерного излучения, диагностики различных процессов в плазме и атмосфере. Поэтому изучение закономерностей индуцированных столкновениями неадиабатических переходов (ИСНП) и разработка моделей, позволяющих предсказывать их основные характеристики в конкретных системах, является актуальной задачей.
В динамике столкновительно индуцированных процессов большую роль играют дальнодействующие электростатические взаимодействия, однако детальные и систематические исследования влияния типа дальнодействующего взаимодействия на характеристики ИСНП не проводились. Сравнительно простая теоретическая модель в рамках первого приближения Борна, использующая мультипольное разложение электростатического потенциала взаимодействия, дает удовлетворительное согласие с экспериментом уже при учете только первого отличного от нуля слагаемого мультипольного разложения. Для молекул с различными электрооптическими характеристиками это слагаемое соответствует взаимодействиям различной физической природы В связи с этим значительный интерес представляют исследования неадиабатических переходов между ионно-парными (ИП) состояниями І2, индуцированных столкновениями с партнерами, обладающими различными электрооптическими характеристиками.
Целью работы является детальное исследование процессов ИСНП с участием возбужденных состояний І2(0*) с селекцией по колебательным состояниям с
различными партнерами по столкновению. Для достижения этой цели необходимо: 1. Уточнение потенциальных кривых и функций дипольных моментов переходов, необходимых для идентификации всех открытых в процессах ИСНП каналов.
Измерения парциальных констант скорости по всем открытым каналам для широкого круга партнеров по столкновению с различными электрооптическими характеристиками. Определение колебательных распределений заселяемых ИП состояний.
Анализ правил предпочтения и основных механизмов процессов ИСНП.
Объекты исследования и методы исследования. Удобными модельными объектами для исследований ИСНП являются спектроскопически хорошо изученные ионно-парные состояния І2- Близкие значения энергий возбуждения отличающихся по симметрии ИП состояний одного яруса приводят к реализации неадиабатических переходов уже при тепловых столкновениях. Малые времена жизни состояний позволяют изучать ИСНП в условиях однократных столкновений без применения сложной техники молекулярных пучков.
Для возбуждения выделенных уровней Е состояния использовалась техника двойного оптического резонанса, через промежуточное валентное В0+и состояние. Заселяемые в ИСНП ИП состояния и их колебательные распределения идентифицировались методом люминесцентной спектроскопии.
Выбор в качестве партнеров по столкновению атомов инертных газов и молекул N2, СОг, CD3I, СНз(СО)СНз, CF4 и SF6 обусловлен различием первого отличного от нуля слагаемого в мультипольном разложении потенциала взаимодействия этих молекул с h(E). Варьирование партнера по столкновению позволяет установить связь основных особенностей ИСНП с видом взаимодействия на больших расстояниях.
Положения, выносимые на защиту.
о Сверхтонкое взаимодействие (0*, V=19, J&=8\) и (ylu, vT=18, JT=80) состояний І2 о Уточненные параметры кривых потенциальной энергии (КПЭ) для c\g и c'lg
валентных состояний сходящихся к пределу диссоциации 1(2Р-за)+1(2Ри2) о Набор значений полных и парциальных констант скорости ИСНП при столкновениях I2(E,Vf=8, 13, 19) с различными партнерами: Не, Ат, Кг, Хе, Ь(Я), N2> С02, CD3I, СНз(СО)СН3 (ацетон), CF4 и SF6. Распределения по колебательным состояниям в выходных каналах ИСНП о Многомодовый характер распределений по колебательным состояниям в заселенных при столкновениях с молекулярными партнерами электронных состояний 12 обусловлен колебательным возбуждением партнёров о Изменение вращательной (колебательно-вращательной) энергии молекулярных партнеров по столкновению может компенсировать энергетический зазор между начальным и конечным состояниями h, Что приводит к увеличению вклада резонансных процессов, характеризующихся большими (~ 10"9 см3/с) константами скорости и узкими колебательными распределениями.
0 Простая электростатическая модель, по крайней мере, на качественном
уровне позволяет предсказывать характеристики ИСНП.
Научная новизна работы связана с тем, что впервые проведены систематические исследования ИСНП с участием широкого круга партнеров по столкновению. Объяснены на качественном уровне в рамках электростатической модели основные особенности ИСНП. Показана связь типа взаимодействия на больших расстояниях с механизмами ИСНП в ИП состояниях 12.
Практическая ценность работы.
Выявленные в работе закономерности ИСНП и обоснование применимости электростатической модели полезны и при анализе других неравновесных систем с электронно-возбужденными молекулами.
Полученные значения констант скорости ИСНП в ионно-парных состояниях І2 могут быть использованы для уточнения механизма заселения верхнего рабочего уровня йодных лазеров и оптимизации их характеристик.
Апробация работы. Основные результаты работы отражены в статьях [1-7] и тезисах следующих конференций: XX International Conference on Physics of Electronic and Atomic Collisions, XX ICPEAC [8] и XVII European Conference on Dynamics of Molecular Systems, MOLEC -2008 [9,10].
Работа была поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований (проект №05-03-32371), грантом конкурса 2004 года для поддержки научно-исследовательской работы аспирантов государственных образовательных учреждений высшего профессионального образования, находящихся в ведении Федерального агентства по образованию (проект №А04-2.9-457) и грантом конкурса научной программы «Университеты России» 2005 г (проект ур.01.01.295).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 105 наименований. Полный объем диссертации составляет 114 страниц, включая 37 рисунков и 8 таблиц.
