Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ ТЕОРИИ МЕДЛЕННЫХ АТОМНЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Асимптотический метод в теории взаимодействия атомных частиц 9
1.2. Метод псевдопотенциала для расчета взаимодействия одноэлектронного атома с атомами
НеуА/еГ8
1.3. Неадиабатические переходы при медленных атомных столкновениях. Модельные задачи 24
1.4. Переходы между компонентами тонкой структуры атомов щелочных металлов при столкновениях с атомами инертных газов 31
2. ПЕРЕХОДЫ МЕЖДУ КОМПОНЕНТАМИ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ АТОМОВ ВТОРОЙ ГРУППЫ U(tisnp 3 ) ига .-СТОЛКНОВЕНИЯХ.С АТОМАМИ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ Х(\% ) • • • 39
2.1. Взаимодействие атомов М( г ) а Х( $, ) и механизмы неадиабатических переходов 39
2.2. Сечения переходов между компонентами тонкой структуры в атомах второй группы 64
3. ТЕРМЫ ВОЗБУЖД ЕННЫХ СОСТОЯНИЙ ГЕТЕРОЯДЕРНЫХ КВАЗЙ МОЛЕКУЛ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ А/е -Не # 82
3.1. Эффективный гамильтониан гетероядерной .квазимолекулы инертного газа {пр/? пе ) У ( % ). Расчет термов А//- Не 82
3.2. Промежуточные типы связи моментов для возбужденных состояний гетероядерной квазимолекулы инертного газа 104
НЕАДЙАБАІИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ ПРИ СТОЖНОВЕНИЯХ ВОЗБУЖДЕННЫХ АТОМОВ НЕОНА И ГЕЛИЯ
4.1. Переходы между уровнями конфигурации Л/еіл зз) при столкновениях с атомами гелия (Пв
4.2. Передача возбуждения Не (d S) +л/е- Не + /Ve 124
4.3. Передача возбуждения Не (4 ) +А/е Ие +/1/е # i36
4.4. Переходы между уровнями конфигураций /Veins),
4,5 при столкновениях Afe + Не 147
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 155
ЛИТЕРАТУРА 1
Введение к работе
Элементарные процессы столкновения атомных частиц в значительной мере определяют физические свойства систем, содержащих слабоионизированную плазму, в частности, газовых лазеров, других газоразрядных приборов. Создание и совершенствование таких систем требует детальной информации по протекающим в них элементарным процессам столкновения атомных частиц.
Общая формулировка теории атомных столкновений, а также принципиальные пути решения возникающих в ней задач изложены в ряде книг, например, в монографии Мотта и Месси / I /. Разнообразие элементарных процессов требует развития специальных подходов для различных классов задач, наиболее эффективно ведущих к конечной цели, отражающих физику процесса и позволяющих установить основные особенности и закономерности определенного круга явлений. В последние два десятилетия значительный прогресс в этом направлении достигнут благодаря созданию и развитию асимптотической теории столкновения атомных частиц, основные методы и достижения которой представлены в монографиях / 2 - 8 /. Краткий обзор некоторых методов асимптотической теории дан в первой главе.
Актуальность работы. В настоящее время достаточно хорошо как экспериментально, так и теоретически исследованы неадиабаги-ческие переходы между компонентами гонкой структуры резонансно-возбужденных атомов щелочных металлов при атомных столкновениях Здесь основные теоретические результаты, суммированные в обзорах / б - 10 /, были получены Е.Е.Никитиным с сотрудниками. Результаты лолуклассической теории / 10 - 17 / хорошо согласуются с квантовыми расчетами по методу сильной связи. В то же время, переходы между компонентами тонкой структуры возбужденных атомов второй группы при атомных столкновениях исследованы мало. К моменту постановки настоящей работы в литературе имелся лишь теоретичес-кий расчет / 18 / сечений переходов І Р0 В атомах Zn СсС На при столкновениях с атомами инертных газов. Между тем, реакции (М-атом второй группы, Х-атом инертного газа) представляют интерес в связи с обсуждаемой в литературе возможностью создания лазера на эксимерах MX / 19, 20 /. Эти реакции являются, также, одним из вероятных каналов тушения метастабильных состояний М ( Л&) ПРИ столкновениях с атомами буферного газа. Отметим, что метастабильные состояния играют важную роль в кинетике нейтральных и ионизованных газов, они могут являтся резервуаром энергии, способной вызвать эндотермические реакции, такие как диссоциация, ионизация. В газовых лазерах передача возбуждения ОЇ метастабильных состояний ведет к созданию инверсной заселенности / 21, 22, 23 /.
Во второй главе проведен теоретический анализ механизмов неадиабатических переходов в процесах (B.I) и для многих пар MX получены оценки сечений.
Неупругие процессы с участием возбужденных атомов инертных газов экспериментально исследовались в ряде работ. Для интерпретации и расчета сечений таких процессов необходимы данные о гермах возбужденных состояний квазимолекулы. К настоящему времени большинство теоретических работ посвящено изучению термов гомо-ядерных квазимолекул / 24 / (см. также обзор / 20 /). Нам известен лишь один расчет гетероядерной системы Не- А/е / 25 /, однако модельный метод / 25 / не позволяет проследить особенностей структуры квазимолекулярных термов в области достаточно больших межядерных расстояний, ответственных за многие детали неадиабатических процессов, за уширение спектральных линий и т.д. Исследование структуры термов гетероядерных квазимолекул инертных газов представляет интерес и с точки зрения создания эксимерных лазеров. Так, в / 26 / отмечаются определенные преимущества смесей инертных газов, по сравнению с чистыми, а в / 27 / указывается на важность процессов столкновений атомов #е , А/е. с атомами Ar , Кг- , Хе для лазеров на галогенидах инертных газов. В третьей главе установлены некоторые особенности термов гетероядерных квазимолекул инертных газов Х(п0/эгл€)- У(,) связанные с /И -типом связи моментов в атоме X , предложен метод расчета термов Х- У (У -атом Не или А/е ), вычислены и проанализированы термы системы А/е -Не.
Интерес к процессам передачи возбуждения.Нги%1 3)+Мь- Не+Л/е . (в-2) возник с созданием первого газового лазера и к настоящему времени реакции (В.2) являются наиболее полно экспериментально исследованными процессами нерезонансной передачи возбуждения / 21, 23 /. Механизмы основных каналов реакций (В.2), приводящих к заселению верхних лазерных уровней гелий-неонового лазера теоретически рассматривались в работах /28-33 /, причем некоторые результаты противоречат друг другу. Такое расхождение связано с отсутствием в работах / 28 - 33 / достаточно полного анализа структуры квазимолекулярных термов и их симметрии.
В четвертой главе на основании установленных термов квази-молекулы Не А/е рассматриваются процессы передачи возбуждения (В.2) с заселением различных состояний атома А/е. , дано объяснение экспериментально установленных особенностей в распределении возбуждения по уровням атома А/е при передаче возбуждения (В.2), проводится сравнение с результатами предыдущих теоретических работ. Процессы (В,2) рассматриваются совместно с переходами между уровнями атома А/е при столкновениях Ме (0 + Не А/е (і) + Не. (В.З)
Некоторые из процессов (В.З) являются, по существу, переходами между компонентами тонкой структуры.
Цель работы. Целью настоящей диссертационной работы является теоретическое исследование переходов между компонентами тонкой структуры возбужденных атомов второй группы И (tt$np 2 ) и переходов между уровнями конфигураций атомов инертных газов X (nc /is ) при столкновениях с атомами инертных газов, а также роли таких процессов в заселении различных атомных состояний при передаче возбуждения.
Защищаемые положения.
1. Развита полуклассическая теория переходов между компонен-тами гонкой структуры возбужденных атомов второй группы в состояниях М (пsкр 2J ) при тепловых столкновениях с атомами инертных газов Л ( So )
2. Для ряда пар MX получены оценки усредненных по максвел-ловскому распределению сечений (JOJJI ) переходов fj —у j\
3. Предложен метод расчета термов возбужденных состояний гетероядерных квазимолекул инертных газов. Вычислены термы системы А/е -Не.
4-. Проанализированы промежуточные типы связи моментов в ге-тероядерной квазимолекуле инертного газа X (п„рг/г€ ) - .У ( % ) в различных областях межядерных расстояний. Введены наборы дополнительных квантовых чисел S , характеризующие термы возбун-денных состояний.
5. Развита теория переходов между уровнями конфигураций
Л {n0p ns ) при несимметричных столкновениях атомов инертных газов. Вычислены сечения переходов в атоме А/е (Л )І п. = 3, 4, 5 при столкновениях Ne + Не , в том числе, сечения тушения мета стабильных состояний /l/e(3s Роа) 6. Проведен теоретический анализ процессов передачи возбуж дения Не (Л У )+l\te- He+Ne с заселением различных состояний атома Me . Вычислены сечения ряда каналов реакций, в том числе, сечения передачи возбуждения на верхние лазерные уровни гелий неонового лазера.
В работе, если не оговорено особо, используется атомная система единиц.
Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, включает15 рисунков, 13 таблиц и список литературы, состоящий из 136 наименований.
