Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

18.01 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 4243 / 4643 44 45 46 > Следующая >>>

Ионизация возбужденного атома, сечение которой дается формулой (11.25), определяется упругим рассеянием слабосвязанпого электрона па налетающем атоме. Рассмотрим другой механизм ионизации, который отвечает упругому рассеянию ядер при столкновении. Ядру возбужденного атома передается импульс от налетающего атома, так что в системе координат, связанной с ядром, происходит изменение импульса электрона, что и приводит к ионизации.

Пусть изменение скорости ядра в результате упругого рас сеяния на атоме равно Av. Это приводит к изменению энергии электрона Дв= v A v cos 07 + Ду2/2. Здесь 0 '— угол между направ лением скорости электрона v и изменением скорости Av. Про водя усреднение по направлениям скорости электрона, получаем для вероятности ионизации W, с вылетом электрона, обладаю щего первоначальной скоростью v:

1,	Av > ]/v2 -f 2jjm -j~ v,
Wt	— -— , У v2 + 2j/m + v > An > j/c\|2 -j- 2J/m—v,
Wt	2 mv\v
О,	У v2 -f- 2J/m — v > An.

Для упрощения выкладок мы заменим написанные соотно шения менее громоздкими и близкими к ним по величине:

w ^	\| 1,	Ан >	V'v2 -}- 2J/m r
. j 0,		Av <	У v14- 2J /m .

Будем считать, что слабосвяз'анный электрон не экранирует по ле иона, так что упругое рассеяние ядер определяется поляри зационным рассеянием иона на атоме, причем основной вклад в сечение вносит рассеяние на малые углы. Имеем для измене ния импульса иона

АР = MAv — 8рс2/3у„р4,

где М — масса иона; (3 — поляризуемость атома; va — относи тельная скорость движения ядер; р — прицельный параметр со ударения. Это дает для сечения ионизации:

сг,=! Д 2 л р ф Г , \ = я ( ^	/	_ _ ! ______\
	\	(и2 -f- 2J/m) '!t / '

где осреднение проведено по скоростям электронов. Используя функцию распределения электронов по скоростям [120]:

z 2d z	hvn
/ ( * ) * = —	е2
я (И -*2)4 ’	е2

получаем окончательно для сечения ионизации

о,- яз 4,77 фпЬ/Мс'У*.

(11.26)

15 Б. М. Смирнов

4 2 5

Формула (11.26) справедлива, если ионизация отвечает рас

сеянию атома на малые углы, т. е,- va^$>e2/hn, причем ионизация в основном происходит при прицельных параметрах столкнове


ния, много меньших размера	возбужденного атома,		так что
взаимодействие ядер определяется		поляризационным	законом.
В случае малых скоростей ядер и„<Се2/7т сечение стремится
к нулю с уменьшением скорости	и равно озахв(128 \|^2/30л)Х
X (htiAv/e2)5, где азаХв — сечение захвата иона атомом;			Ап — из
менение скорости иона в результате		захвата атомом.

Сечение ионизации (11.26), отвечающее упругому рассеянию ядер, растет с увеличением главного квантового числа п воз бужденного атома и может оказаться в любом соотношении с сечением ионизации (11.25), определяемым рассеянием слабо связанного электрона на налетающем атоме.

При столкновении высоковозбужденного атома с молекулой процесс ионизации в существенной степени определяется неуп ругим рассеянием слабосвязанного электрона на молекуле. При комнатных температурах молекулы находятся в возбужденных вращательных состояниях. Переход молекулы в менее возбуж денное вращательное состояние в процессе соударения с силь новозбужденным атомом и приводит к ионизации атома.

Будем считать, что энергия вращательного перехода превы шает потенциал ионизации высоковозбужденного атома. Тогда, рассматривая ионизацию высоковозбужденного атома как ре зультат снятия вращательного возбуждения молекулы при со ударении ее со слабосвязанным электроном, получим, согласно формуле (11.21), для сечения ионизации высоковозбужденного атома:

< 1	V — \ а I (Твр>	(11.27)
а	Va

Здесь v-4- скорость электрона;	v„ — скорость атома; авр — сече

ние девозбуждения вращательных уровней при столкновении с медленным электроном; осреднение проводится по скоростям электронов и по вращательным уровням молекулы.

Переход между вращательными уровнями молекулы при со ударении с медленным электроном происходит за счет дальнодействующего взаимодействия электрона с молекулой. При соударении с дипольной молекулой этот переход совершается между соседними вращательными уровнями, причем сечение перехода равно [121]

/ - 1 , £) =	4.ttD2	_ / ___ 1п /	1 +	2B j/E	X 1	(11.28)
	3Е ад	2/ + 1	у 1 +	2 B j/E	— 1

Здесь / — вращательный	момент молекулы до соударения; В —
вращательная постоянная; Е — энергия			налетающего электро
на; D — дипольный момент		молекулы;	а0— радиус Бора. При

426

неупругом соударении медленного электрона с дипольной моле кулой ее вращательный момент / меняется на единицу. В случае девозбуждения молекулы электрон приобретает энергию, рав ную 2 Bj.

При неупругом соударении медленного электрона с квадрупольной молекулой ее момент изменяется на два, и в рассмат

риваемом случае девозбуждения			молекулы		сечение перехода
равно	[122]
°вр(/	8jiQ2	) и -	в	Г 1 +	2 5 ( 2 / — 1)/£
°вр(/	— 2, £) =	( 2/ В ( 2/ + 1)		Г 1 +	2 5 ( 2 / — 1)/£
	15е 2 ат,	( 2/ В ( 2/ + 1)
					(11.29)
Здесь	Q — квадрупольный	момент молекулы; Е — энергия нале

тающего электрона; в результате вращательного перехода мо лекулы электрону передается энергия 2B(2j— 1).

Рассмотрим соударение высоковозбужденного атома с мо

лекулой при тепловых энергиях. В		этом случае для реальных
значений главного квантового числа (п<сЮ3)			e2/h v a'^>n,	так
что формула (11.27) для	сечения	ионизации	принимает	вид
^	= < ™ аР >/Иг		(11.30)

Ограничимся предельным случаем больших квантовых чи сел, когда передаваемая электрону энергия значительно превы шает потенциал ионизации атома. В случае молекулы водорода при тепловых энергиях это соответствует лЗ>10, для других мо лекул это соответствует более высоким значениям главного квантового числа. В рассматриваемом предельном случае полу чим для сечения ионизации высоковозбужденного атома в ре зультате соударения с дипольной молекулой:

8яГ>2	!
3°о (2/ +	1) V/ Вт	(11.31)
где j — вращательный момент	молекулы; va — скорость	нале
тающего атома; т — масса электрона. При соударении с		квад-

рупольной молекулой сечение ионизации высоковозбужденного атома равно

		16jtQ2	j (/ —	1) у ' В
	15е2 а\ (2/ +		1) / ( 2 / — 1 ) т		va '
Формулы	(11.31),	(11.32) справедливы, если потенциал иони
зации атома	/ мал	по сравнению		с передаваемой электрону
энергией, порядок которой Bj.			Поскольку,		согласно	закону
Больцмана,	наиболее вероятное значение вращательного					числа

молекулы /~ \/Т/В, где Т — температура газа ( 7 » В ) , то кри терий применимости формул (11.31), (11.32) удобно предста вить в виде

j < V t b .	(11.33)
	15*	427

Усредним сечение ионизации (11.31), (11.32) по относитель ным скоростям соударения возбужденного атома с молекулой и по распределению Больцмана молекул по вращательным уровням. При этом будем считать Т^>В, так что молекулы на ходятся в основном в состояниях с высокими значениями вра щательного квантового числа /. Проводя усреднение, получим для наблюдаемого сечения ионизации высоковозбужденного атома дипольной молекулой:

О I — V a a i/ v n = а Уц!т D2/a0B'! Tv\

(11.34)

означает усреднение по вращательным и поступательным сте пеням свободы ядер; ц — приведенная масса возбужденного атома и молекулы. При столкновении с квадрупольной молеку лой подобная операция усреднения дает

a i = b V y l m (QVe-al)(B/T)'!\

(11.35)

Здесь численный множитель

Формулы (11.34), (11.35) дают предельные значения для сечения ионизации высоковозбужденных атомов при соударении с молекулами, так что энергия связи возбужденного электрона много меньше энергии вращательного перехода в молекуле [ус ловие (11.33)]. Подобные вычисления при другом соотношении

между энергией связи у	возбужденного	электрона	и энергией
вращательного перехода	проведены в работе Матзуцавы [123].
При нарушении условия	(11.33) сечение	ионизации	высоковоз

бужденного атома резко зависит от степени возбуждения атома. На основании формул (11.34), (11.35) оценим предельные значения сечений ионизации высоковозбужденных атомов при соударении с молекулой. Согласно формуле (11.34), при ком натных температурах предельные сечения ионизации высоко возбужденных атомов дипольными молекулами оказываются

порядка	10-11 см2 при столкновении с молекулой воды и поряд
ка 1(И13	см2 при столкновении с молекулой СО. В случае соуда
рения с	квадрупольной молекулой азота предельное сечение
ионизации, согласно формуле (11.35),			становится	порядка
КН 5 см2 и порядка		1СН6 см2 при столкновении с молекулой во
дорода.	Последний	результат находится	в противоречии с экс
периментальными данными, представленными в табл.				11.12. Од

нако эксперимент проводится в трудных условиях и, как видно, небольшие примеси воды в водороде в количестве, составляю щем доли процента, могут объяснить наблюдаемый результат.

Формула (11.34) представляет собой предельное сечение ионизации высоковозбужденного атома дипольной молекулой.

Как видно, изменением сорта молекул и температуры газа можно подбирать условия, когда эти величины окажутся срав-

428

Т а б л и ц а 11.12

Экспериментально измеренные сечения ионизации возбужденных атомов

при соударении с молекулами,			10^13 см1
		Высоковозбужденный атом
Молекула	Ne*	Ar*	o *	c *
He*

H20	2 ,9	[18]	7,8[118]	12[118]		_
s o ,	1,1	[118]	2 ,7 [118]	4[118]		— .	—
NH3	1,5[118]		—	7,4 [118]		—	—
CO		---	—		—	2[119]	1,5 [119]
H2		—	—	0 ,4	[117]	—	—
H2		—	—	0,1	[77]	—	—
				0,1	[77]

нимыми. Такое исследование зависимости сечения ионизации от внешних условий может лечь в основу экспериментального ме тода, позволяющего устанавливать потенциал ионизации высо ковозбужденного атома.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Katzuura.K. К. J. Chem. Phys., 1965, v. 42, р. 3771.
2.	Смирнов Б. М., Фирсов О. Б. «Письма ЖЭТФ», 1965, т. 2, с. 478.
3.	Watanabe		Т., Katzuura К. К. J. Chem. Phys.,				1967, v. 47, р.	800.
4.	Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика. М., Физматгиз, 1963.
5.	Schiff В., Pekeris С. L. Phys. Rev., 1964, v. 134А, р. 638.
6.	Rustgi	О.	J. Opt. Soc. Amer., 1964, v. 54,			p.	464.
7.	Rustgi	O.,	Fisher E. J., Tuller С.		H. J. Opt.		Soc. Amer.,	1964,	v.	54,
	p. i 4o.
8.	Mohler F. L. Nat. Bur. Stand. Cirs. Tech. Note, 1932, p. 131.
9.	Kramers H. A. Philos. Mag., 1923, v. 46, p. 836.
10.	Sigiura	Y.	J. phys. et radium, 1927, v. 8, p. 113.
11.	Gaunt J. A. Philos. Trans.			1930, v.	A229, p.	163.
12.	Menzel	D.	H., Pekeris C.	L. Monthly Not.		Roy. Astron. Soc.,		1935,	v.	96,

p.77.

13.Дигчберн P., Опик У. В кн.: Атомные и молекулярные процессы. Под ред. Д. Бейтса. Пер. с англ. М„ «Мир», 1964, с. 76.

14.	Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Механика, М„ Физматгиз, 1958.
15.	Бродский В.		Б., Ворончев А. Т., Татаринов	М. А.	«Ж. техн. физ.»,	1970,
	т 40. с.	1116.
16.	Pesnelle	A.,	Hourdin A., Watel G. Proc. of	8-th	Internat. Conf.	Phys.
	Electr. Atom.		Collis. Belgrad, 1973, p. 872.

17.Bogdanova I. P., Marusin V. D. Proc. of 8-th Internat. Conf. Electr. Atom. Collis. Belgrade, 1973, p. 868.

18.	Kruithof	A.	A.,	Penning F. M. Physica, 1937, v. 4, p. 430.
19.	Kruithof	A.	A.,	Druyvestein	M. J. Physica,	1937,	v. 4,	p.	450.
20.	Benton	E.	E. e.	a. Phys. Rev., 1962, v. 128, p. 206.
21.	Sholette	W.	P„	Muschlitz E.	E. J. Chem.	Phys.,	1962,	v.	36, p. 3368.

22.Shaw M. J. e. a. Chem. Phys. Lett., 1971, v. 8, p. 148.

23.Biondi M. A. Phys. Rev., 1951, v. 83, p. 653.

24.Biondi M. A. Phys. Rev., 1952, v. 88, p. 660.

25.Phelps A. V., Molnar J. P. Phys., Rev. 1953, v. 89, p. 1202.

26.Jesse W. P„ Sadauskis J. Phys. Rev., 1955, v. 100, p. 1755.

429

27.	Colegrove F., Franken P. A. Phys.				Rev.,	1960,		v. 119,	p.	680.
28.	MacLennan D. A. Phys. Rev., 1966,				v. 148, p.		218.
29.	Johnes C. R., Robertson W. W. J. Chem.					Phys.,		1968	v	49 p 4240
30.	Bolden R. C. e.	a.	J. Phys., 1970,	v.	B3,	p. 61.
31.	Schmeltekopf A.	L.,	Fehsenfeld F.	C.	J. Chem.		Phys., 1970,			v. 53, p. 3173.

32.Sinda T., Pesnelle A. Proc. of 7-th Internat. Conf. on Phys. Electr. Atom. Collis. Amsterdam, 1971, p. 1107.

33.	Пахомов	П.	Л Ф у г о л ь	И.	Я. «Докл. АН СССР», 1964,	т. 159,	с.	57.
34.	Hurt W.	В. J.	Chem. Phys.,		1966, v. 45, р. 2713.
35.	Miller Р.	A.,	Verdeyn J.	Т.,	Cherrington R. E. Phys. Rev.,	1971	v.	4A

p. 692.

36.Hotop H., Niehaus A. Z. Phys., 1970, Bd. 238, S. 452.

37.

Schearer

D.,

Holton W.

C.'

Phys. Rev.

Lett.,

1970,

24,

1214.

38.

Schearer

D.,

Padovani

F. A.

J. Chem.

Phys.,

1970,

52,

p. 1618.

39.

Riseberg L. A., Schearer L. D. Phys. Lett., 1971, v. A35, p. 269.

40.

Куприянов С. E. Диссертация, M., 1972.

41.

Беннет В. P. «Успехи физ. наук», 1963, т. 81,

119

42.

Dunning

В., Smith А. С.

Н. J. Phys., 1970,

v. ЗВ| р. 460.

43.

Hotop Н., Niehaus A., Schmeltekopf A. L. Z.

Phys.,

1969,

Bd. 229,

44.

Hotop

a. Chem. Phys. Lett., 1971, v. 10,

p. 493.

45.

Kramer

H. L.,

Herce J.

A.,

Muschlitz

E. E.

Chem.

Phys.,

1972

56,

р. 4166.

46.

Бочкова

О.

П.,

Толмачев Ю. А. «Оптика и спектроскопия»,

1972

33,

с. 183.

47.

Ferguson Е. Е. Phys. Rev., 1962, v. 128, р. 210.

48.

Bates D.

R.,

Bell K. L., Kingston A.

E. Proc.

Phys.

Soc.

1967,

91,

p. 288,

49.

Bell K. L., Dalgarno A., Kingston A. E. J. Phys., 1968, v. Bl, ser. 2, p. 18.

50.

Jones C. R.,

Robertson

W. W. J. Chem., Phys.,

1968,

v. 59,

4240.

51.Смирнов Б. M. «Ж. эксперим. и теор. физ.», 1971, т. 60, с. 66.

52.Peterson J. R., Lorents D. С., Moseley J. T. Proc. of 7-th Internat. Conf. Phys. Electr. Atom. Collis. Amsterdam, 1971, p. 1089.

53. Tang S. Y., Muschlitz E. E. Bull. Amer. Phys. Soc., 1970, v. 15, p. 425.

54.Tang S. Y., Muschlitz E. E. Proc. of 7-th Internat. Conf. Phys. Electr. Atom. Collis. Amsterdam, 1971, p. 1109.

55.	Cher M., Hollingsworth C. S. J. Chem. Phys., 1969, v.				50,	p.	4942.
56.	Фуголь И. Я-, Григоращенко О. Н.,	Мышкис	Д.	А.	«Ж.		эксперим. и
	теор. физ.», 1971, т. 60, с. 423.
57.	Matsuzawa М., Katzuura К. J. Chem.	Phys.,	1970,	v.	52,	р.	3001.

58.Miller W. H. J. Chem. Phys., 1970, v. 52, p. 3563.

59.Miller W. H., Schaefer H. F. J. Chem. Phys., 1970, v. 53, p. 1421.

60.Bell K. L. J. Phys., 1970, v. 3B, p. 1308.

61.Micha D. A. e. a. Chem. Phys. Lett., 1971, v. 8, p. 587.

62.Бочкова О. П., Чернышева Н. В., ТГолмачев К). А. «Оптика и спектро

скопия», 1972, т 33, с. 623.

63. Cermak V. J. Chem. Phys., 1966, v. 44, p. 3774, 3781.

64.Cermak V., Herman Z. Chem. Phys. Lett., 1968, v. 2, p. 359.

65.Cermak V. Coll. Czech. Chem. Commun., 1968, v. 33, p. 2739.

66.	Cermak V., Ozenne J. B. Int. J. Mass. Spectr.	Ion.	Phys.,	1971,	v. 7,
	p. 399.
67.	Fuchs V., Niehaus A. Phys. Rev. Lett., 1968, v. 21, p. 1136.
68.	Hotop H„ Niehaus A. Z. Phys., 1969, Bd. 228, S. 68.
69.	Hotop H., Niehaus A. Chem. Phys. Lett,, 1969, v. 3, p. 687.
70.	Cermak V. Chem. Phys. Lett., 1970, v. 4, p. 515.
71.	Hotop H., Niehaus A. Int. J. Mass. Spectr. Ion. Phys., 1970, v. 5, p. 415.
72.	Hotop H. e. a. Proc. of 7-th Internat. Conf. on Phys. Electr. Atom. Collis.
73.	Amsterdam, 1971, p. 1001.	v. 8, p. 497; Elding			T., Ni- .
73.	Hotop H., Niehaus A. Chem. Phys. Lett., 1971,	v. 8, p. 497; Elding			T., Ni- .
	chaus A. Proc. of 8-th Internat. Conf. on Phys.	Electr.	Atom.	Collis. Bel
	grade, 1973, p. 866.

430

74. Herce J. A., Foster K. D., Muschlitz E. E. Bull. Amer. Phys. Soc., 1968,

v.13, p. 206.

75.Куприянов С. E. «Ж. эксперим. и теор. физ.», 1965, т. 48, с. 467.

76. Куприянов С. Е. «Химия высоких энергий», 1968, т. 2, с. 102.

77.Hotop Н., Niehaus A. Z. Phys., 1968, Bd. 215, S. 395.

78.Куприянов С. Е. «Химия высоких энергий», 1972, т. 6, с. 107.

79.	Penton J. R., Muschlitz Е. Е. J. Chem. Phys., 1968, v. 49, р. 5083.
80.	Tan К. L., Von Engel A. J. Phys., 1968, v. Dl, p. 258.
81.	Tang	S. Y., Marcus A. B., Muschiltz	E.	E. J. Chem.		Phys.,	1972,	v.	56,
82.	p. 566.		H.	F. J.	Chem. Phys.,		1972,	v.	56,
82.	Miller	W. H., Slocomb C. A., Schaefer	H.	F. J.	Chem. Phys.,		1972,	v.	56,
	p. 1347.
83.	Hornbeck J. A., Molnar J. P. Phys. Rev,, 1951, v. 84, p. 621.
84.	Shuler	C. F. К. E., Tenn J. B. Ionization		in	High	Temperature		Gases.
	N. Y.,	Acad. Press, 1963.
85.	Green	J. A., Sugden T. M. Proc. of	9-th	Internat.		Sympos.	on	Comb.

N. Y., Acad. Press, 1963, p. 607.

86.Lin S. C., Tear J. D. Phys. Fluids, 1963, v. 6, p. 355.

87.Подлубный Л. И. «Ж. эксперим. итеор. физ.», 1964, т. 47, с. 918.

88.Bardsley J. N. J. Phys., 1968, v. Bl, p. 348, 365.

89. Huffman R. E.t Katayama D.	H.	J. Chem.	Phys.,	1966,	v. 45, p. 138.
90. Munson M. S. B., Franklin J.	L.,	Field F.	H. J.	Phys.	Chem., 1963, v. 67,

p. 1542.

91.Kaul W.f Taubert R. Z. Naturforsch., 1962, Bd 17a, S. 88.

92.Fuchs R„ Kaul W. Z. Naturforsch., 1960, Bd. 15a, S. 108.

93.Kaul W., Fuchs R. Z. Naturforsch., 1960, Bd. 15a, S. 326.

94.	Harris L. P. J. Appl. Phys., 1965, v. 36, p. 1543.
95.	Teter M.	P.,	Niles F. E.,		Robertson		W. W. J. Chem.	Phys.,	1966,	v.	44,
96.	р. 3018.
96.	Reagan P. N., Brown S. C. Phys. Rev., 1963, v. 132, p. 304.
97.	Edmiston C., Kraus M. J. Chem. Phys., 1966, v. 45. p. 1833.
98.	Ono Y., Koyano J., Tanaka J.					J. Chem., Phys., 1970, v. 52, p.			5969.
99.	Lee Y., Mahan В. H. .1. Chem.					Phys., 1965, v. 42, p. 2893.
100.	Williams	R.	A.,	Naiditch	S. J.	Chem. Phys. 1967, v. 47, p. 343.
101.	Ключарев	А.	И.,	Рязанов	H.	С. «Оптика и спектроскопия»,			1971,	т.	31,-
	с. 347.
102.	Hornbeck J. A. Phys. Rev., 1951, v. 84, p. 1072.							Bd. 18a, S.		1276.
103.	Pahl M. Z. Naturforsch.,				1959,	Bd.	14a, S. 239; 1963,	Bd. 18a, S.		1276.

104.Dahler J. S. e. a. J. Chem. Phys., 1962, v. 36, p. 3332.

105.Kaul W. Proc. of 6-th Internat. Conf. on Ioniz. Phenomena in Gases. Paris, 1963, v. 1, p. 169.

106. Larnpe F. W., Hess G. G. J. Amer. Chem. Soc., 1964, v.	86,	p. 2952.
107. Kaul W., Seyfried P., Taubert R. Z. Naturforsch., 1963,	Bd.	18a, S. 432,
884.

108.Becker P. M., Larnpe F. W. J. Chem. Phys., 1965, v. 42, p. 3857.

109.DeCorpo J. J., Larnpe F. W. J. Chem. Phys., 1969, v. 51, p. 943.

НО	Биберман Л. M.	Мнацаканян A. X., Якубов И. T. «Успехи		физ.	наук»,
111.	1970, т. 102, с. 431.	Фирсов О.	Б. «Ж. эксперим. и теор. физ.»,	1969,	т.	56,
	Лозанский Э. Д.,
112.	с. 670.
	Gupta В. К., Matsen F. A. J. Chem. Phys., 1967, v. 47, р. 4860.
113.	Cermak V., Herman Z. Coll.		Czech. Chem. Commun., 1964, v. 29,		p.	953.

114.Куприянов С. E. «Ж. эксперим. и теор. физ.», 1965, т. 48, с. 467.

115.Kuprianov S. Е. Proc. of 5-th Internat. Conf. on Phys. Electr. Atom. Col-

116.	lis. Leningrad,		1967,	p. 571.	«Ж. эксперим. и	теор.	физ.»,		1964,
116.	Куприянов	С.	E.,	Латыпов 3. 3.	«Ж. эксперим. и	теор.	физ.»,		1964,
	т. 47, с. 52,
117.	Куприянов	С. Е.		«Ж. эксперим.	и теор. физ.»,	1966,	т.	51,	с.	1011.
118.	Hotop Н.,	Niehaus A. J. Chem. Phys., 1967, v. 47, р.				2506.
119.	Куприянов	С. Е.		«Ж. эксперим.	и теор. физ.»,	1968,	т.	55,	с.	460.

431

120.

Бете

Г.,

Солпитер Э.

Квантовая

механика

атомов.

Пер.

англ.

М.,

Изд-во иностр. лит., 1960.

121.

Crawford

О.

Н,

Dalgarno

A.,

Hays

Р.

В.

Molec Plivs

1967

р. 181.

’

122.

Gerjoy Е., Stein S. Phys. Rev., 1955, v. 97, p. 1671.

123.

Matsnzawa M. J. Cherri. Phys.,

1971,

55,

2685.

124.

Holcombe N. T., Lampe F. W. .J. Chem. Phys., 1972, v. 57, p

449

125.

Clark I. D., Masson A. J., Wayne R. P. Molec. Phys., 1972, v. 23, p. 995.

126.

Young R. A., John G. St. J. Chem. Phys., 1966, v. 45, p. 4156.

127.

Бочкова

О.

П., Чернышева

Н.

В.

«Оптика

и спектроскопия»,

1970,

т.

28,

с. 35.

128.

Hurt

В.,

Grable

W. С.

Л. Chem., Phys.,

1972,

v. 57,

р.

734.

129.

Howard

J. S. e.

Phys.

Rev.

Lett., 1972,

29,

p. 321.

130.

Hotop H. e. a. Chem. Phys. Lett., 1971, v. 10, p. 493.

131.

Brion

С.

E.,

McDowell C.

A.,

Stewart

Chem.

Phys

Lett.

1972,

v. 13,

79.

132.

Fujii H., Nakamura H., Mori M. J. Phys. Soc. Japan., 1970, v. 29, p. 1030.

133.

Cohen J.

S.,Lane

F. Chem. Phys.

Lett.,

1971,

v. 10,

623.

134.Olson R. E. Chem. Phys. Lett., 1972, v. 13,p. 307.

135.Olson R. E. Phys. Rev., 1972, v. 6A, p. 1031.

136.Moseley J. T. e. a. Phys. Rev., 1972, v. 6A, p. 1025.

137.Fontijn A., Miller W. H., Hogan I. M. 10-th Internat. Sympos. on Com bust, Pitsburg, 1965, p. 545.

138.Lawton L. Yeinberg F. Proc. Roy. Soc., 1964, v. 227, p. 468.

139. Peeters L, van Tiggelen A. 12-th Sympos. on Combust, Pitsburg, 1969,

p. 969.

140.MacGregor M„ Berry S. R. J. Phys., 1973, v. B6, p. 181.

П Р И Л О Ж Е Н И Я

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТАРНОГО АКТА СОУДАРЕНИЯ АТОМНЫХ ЧАСТИЦ

Поскольку в дайной книге мы имеем дело с элементарными процессами превращения атомных частиц, следует определить характеристики этих про цессов. Наиболее распространенной характеристикой элементарного акта столкновения атомных частиц является сечение этого процесса.

Рассмотрим химические превращения, происходящие при соударении частиц сорта Л и В. При заданном состоянии частиц А и В сечение этого

процесса зависит от относительной скорости соударения. Если наблюдать за одной частицей сорта А, то сечением о данного процесса мы назовем отно

шение числа химических превращений в единицу времени к потоку падаю

щих частиц сорта В при заданной				относительной скорости	соударения V.
Поток частиц	сорта	В	равен о[5], где В — плотность этих частиц. Поэтому
если частицы_	сорта	А	неподвижно	рассредоточить в пространстве с плот
ностью [Л], а частицы сорта В прогонять мимо них со скоростью V, то урав
нение баланса	для „частиц сорта Л,			отвечающее изменению	их сорта, пред
ставится в виде
			d [A\jdt =	— av [В] [А].	(П.1.1)

Левая и правая части уравнения (П.1.1) представляют собой число хи мических превращений, происходящих в единице объема в единицу времени, так что данное уравнение можно рассматривать как определение сечения реакции.

Величина пет, имеющая размерность см31сек, носит название константы

реакции. Если реакция происходит в газовой системе с заданным распреде лением атомных частиц по скоростям, то уравнение баланса для плотности частиц (П.1.1) следует переписать в виде

d[A )!dt = — k[A ] [В].			(П.1.2)
Здесь k = < v a > — константа	реакции, причем	угловые	скобки означают
осреднение данной величины	по относительным	скоростям	соударения ча

стиц. В наиболее распространенном случае, когда имеет место максвеллов ское распределение частиц по скоростям, константа реакции зависит от температуры газа.

Рассмотрим определенный процесс соударения атомных частиц, при ко тором происходит изменение их сорта (или состояния). Если вступающие в рассматриваемую реакцию частицы обладают разными скоростями, то наи более удобной характеристикой данного процесса в системе является кон станта процесса, ибо в ней произведено усреднение по скоростям частиц. Именно константа реакции восстанавливается при обработке эксперимен тальных данных но характеристикам процесса, проходящего в газовой си стеме. Тем не менее, даже при таких условиях для описания элементарного процесса соударения частиц часто используют среднее сечение, вводя его на основании соотношения:

а = < v a > / < v > .

(П.1.3)

433

Если реакция происходит в результате соударения трех частиц, причем этот процесс приводит к изменению сорта участвующих в нем частиц, то уравнение баланса для плотности частиц сорта А вместо (П.1.1) следует

записать в виде:

d[A\ldt = - o T K [A ][B]{C\.	(П.1.4)
Здесь [X] — плотность частиц соответствующего сорта:	правая и левая части

уравнения представляют собой изменение числа частиц сорта А в единице

объема в единицу времени в результате химического п р е в р а щ е н и я к о н

станта тройного соударения, имеющая размерность см6/сек.

В отличие от случая соударения двух частиц, где переход происходит в результате одного соударения двух частиц, процесс тройного соударения

атомных частиц может		сопровождаться многократными парными	соударе
ниями.	Например, при тройной рекомбинации атомных ионов и электронов
за счет	столкновения со	свободными электронами первоначально	в резуль

тате тройного соударения иона и двух электронов образуется возбужденный атом. Далее, в результате ряда соударений между возбужденным атомом и свободными электронами совершаются переходы между возбужденными со стояниями атома и в конечном итоге он оказывается в основном состоянии. В такой ситуации константа тройного процесса оказывается автоматически осредненной по скоростям атомных частиц. В частности, в случае максвел ловского распределения атомных частиц по скоростям она зависит от тем пературы газа, состоящего из рассматриваемых атомных частиц.

<<< < Предыдущая 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 4243 / 4643 44 45 46 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ