Введение к работе
Настоящая работа посвящена исследованию свечения атомов и молекул водорода в неравновесной плазме разрядов с полым катодом в смесях водорода с инертными газами (Ne, Аг, Кг).
Актуальность темы диссертации определяется несоответствием между широким размахом исследований и применений неравновесной плазмы на смесях водорода с инертными газами в научных и прикладных задачах с одной стороны и сравнительно малой изученностью влияния инертных газов на процессы возбуждения и дезактивации атомов и молекул водорода с другой стороны. Об актуальности нашей работы говорит и то, что наряду с постановкой нашей работы исследования процессов возбуждения в результате столкновений атомов, ионов и молекул водорода с инертными газами одновременно и независимо проводились в пучковых и плазменных экспериментах в США, Франции и Югославии.
Цель настоящей работы - исследование роли элементарных процессов столкновения атомов, ионов, молекул водорода между собой и с инертными газами в формировании интенсивностей в спектрах атома и молекулы водорода в условиях плазмы газового разряда низкого давления. Задачи работы. 1) Проведение систематических измерений интенсивностей и контуров спектральных линий атомов и молекул водорода в плазме разрядов с полым катодом в смесях H2+Ne,Ar,Kr. 2) Получение данных необходимых для интерпретации результатов измерений, таких как адиабатические потенциальные кривые, факторы Франка-Кондона, радиационные времена жизни, сечения возбуждения электронным ударом.
Основными объектами исследования - служили плазма тлеющего и высоковольтного разрядов с полым катодом в чистом водороде и в смесях с инертыми газами, поскольку: 1) в данном типе разряда наиболее легко проводить анализ кинетики возбуждения и дезактивации электронным ударом, вследствие пространственной однородности плазмы в аксиальном направлении и наличия плато на функции распределения электронов по энергиям; 2) использование разрядов данного типа дает возможность проводить наблюдения вдоль и поперек электрического поля в широком интервале давлений.
Научная новизна работы состоит в том что в ней впервые: 1) созданы такие условия, при которых в объеме низкотемпературной плазмы наблюдается образование быстрых возбужденных атомов водорода
с кинетической энергией существенно превышающей тепловую (до нескольких килоэлектронвольт); 2) предложено использовать измерения контуров бальмеровских линий для определения функции распределения нормальных атомов по скоростям и ионного состава плазмы; 3) получены новые данные о механизмах возбуждения линий серии Бапьмера в водоро-досодержащей плазме низкого давления, оценки сечений возбуждения атомов водорода при столкновении с Н2 и Аг, Кг, отсутствовавшие в литературе. Обнаружены и объяснены эффекты влияния инертных газов и ионного состава водородосодержащей плазмы на форму контуров спектральных линий На, Нр, Нт; 4) определены оптимальные значения параметров полуэмпирических потенциальных кривых и рассчитаны факторы Франка-Кондона радиационных и столкновительных переходов между основным и нижними триплетными состояниями молекул Н2 и D2; 5) измерены радиационные времена жизни d3n„ ,v=0-6 уровней Нг и коэффициенты тушения при столкновении с молекулами Н2; 6) получены новые значения сечений d Пц,уЧ-Х Eg,v=0 возбуждения Нг электронным ударом, установлено, что в отличие от данных предыдущих исследований они в пределах погрешности совпадают с факторами Франка-Кондона; 7) обнаружено существенное изменение формы диссоционного континуума водорода в смеси Н2+Аг, установлено что это связано с передачей возбуждения при столкновениях Аг(3Р,1Р) с Нг(Х g). Эти основные положения и выносятся
на защиту.
Научная и практическая значимость работы состоит с одной стороны в развитии новых моделей процессов возбуждения уровней атомов и молекул водорода в неравновесной низкотемпературной плазме на смесях H2+Ne, Нг+Аг, Нг+Kr, а с другой стороны в получении новых данных о константах элементарных процессов, потенциальных кривых и факторах Франка-Кондона, радиационных временах жизни молекул Нг и D2. Полученные результаты могут использованы в различных приложениях.
Апробиия работы и. публикации. Материалы вошедшие в диссертацию докладывались на XX Всесоюзном съезде по спектроскопии (Киев 1988), XVI ICPEAC (New York 1989), на VI Всероссийской конференции Атомные данные для астрофизики (С.-Петербург 1995) и опубликованы в 3 статьях, 2 депонированных рукописях и 3 тезисах конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения двух частей, заключения, списка литературы и двух приложений. Её полный
объем 170 стр. включает 118 стр. текста, 21 рис., 10 табл., библиографию 123 наименования и 8 стр. приложений.
