ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы диагностики молекулярных пучков из "Кинетика Катализ Том 18" Основными характеристиками источников пучков являются интенсивность формируемого конечного потока, распределение по скорости и диапазон скоростей, который может обеспечивать данное устройство. Очевидно, что область характеристик пучка определяется в основном, варьируемыми рабочими параметрами источника и чувствительностью генерируемого пучка к этим параметрам. Наиболее однозначно определяется влияние начальных параметров на характеристики эффузионных пучков, что послужило причиной использования этих устройств для количественной калибровки детекторов. Существенно более сложная картина обнаруживается в газодинамических пучках, где кроме условий торможения на параметры пучка влияют различные скиммерные взаимодействия, рассеяние сверхзвуковой струи на остаточном газе, взаимодействие ударных волн, сопровождающих расширение газа в вакуум и т. п. явления. В случае примесных пучков необходимо учитывать также эффект проскальзывания, его зависимость от давления торможения и температуры. В малой степени все это относится также и к импульсным пучкам, теория формирования которых в общем виде еще не развита. Существенное значение диагностики пучков, т. е. экспериментального выявления их характеристик, определяется в значительной мере эмпирическим характером описания поведения газодинамических источников. Это относится в полной мере к источникам других типов, таким как лазерная генерация пучков, формирование пучков из продуктов распыления мишеней, а также к роторному ускорению частиц и другим. [c.180] Арсенал методов диагностики пучков, накопленный к настоящему времени, достаточно общирен и в принципе позволяет осуществить практически полную диагностику в значительном числе случаев. Следует, однако, отметить, что далеко не тривиальное, несмотря на iдeoлoгичeoкyю ясность подавляющего большинства разработанных методов, использование этого арсенала в каждом случае представляет самостоятельную задачу как с точки зрения экспериментальных измерений так и обработки полученных результатов. [c.181] Рассматриваемый ниже краткий обзор диагностических методов построен таким образом, чтобы дать представление о достижениях последних лет в определении кинематических параметров пучков, заселенности внутренних состояний и методов детектирования качественного состава и интенсивности. [c.181] Наиболее распространенными в настоящее время методами определения скоростных параметров пучков остаются различные модификации времяпролетных измерений, основа которых была заложена в работах [166, 167]. [c.181] Используемые во времяпролетной спектроскопии детекторы делятся на два типа — регистрирующие изменение потока и изменение плотности частиц. К первым относятся, например, детекторы с поверхностной ионизацией, вторичные умножители, используемые для регистрации метастабильных частиц и т. п. К детекторам второго типа относятся ионизационные манометры, источники ионов масс-спектрометров и другие устройства, сигнал которых пропорционален плотности газа внутри рабочего объема. [c.183] В этом случае экспериментальные данные требуют специальной обработки, направленной на восстановление истинной функции распределения. Разработано несколько методов восстановления истинной функции распределения по скоростям, основанной на сравнении экспериментально измеренных спектров с рассчитанными из свертки предполагаемой функции распределения с функцией детектора. [c.184] Несмотря на то, что точность описания экспериментальных данных и, следовательно, определения параметров функции распределения составляет несколько процентов, этот метод обладает существенным ограничением. Он состоит в том, что полезная нагрузка детектора составляет не более 5%, когда диск открывает пучок. Это означает, что полный сигнал уменьшается на 95% при сохранении уровня шума. Естественно, что этот метод применим, главным образом, для измерений распределения в самом пучке, когда отношение сигнал/шум немного превышает единицу. [c.187] свободный от этого недостатка, состоит в использовании вместо однощелевого прерывателя так называемого прерывателя с псевдослучайны1М расположением щелей. Этот метод использует вращение диска с тем же периодом, но в нем имеется вместо одной /г-щелей, и, таким образом, поток через прерыватель увеличивается в л-раз, тогда как фон остается неизменным. Чередование щелей и перемычек в прерывателе представляет последовательность 1 (щель) и О (перемычка), расположенных псевдослучайным образом, и определяется условием минимальной дисперсии распределения, полученного разложением свертки. [c.187] Анализ применения квазислучайного прерывания в опредв лении времяпролетных спектров [170] показывает, что он дает существенный выигрыш как в чувствительности, так и в раз-решающей способности. Однако за метный выигрыш в чувствительности реализуется только при соотношениях сигнал/ /шум 1. В противном случае выигрыш практически отсутствует, а экспериментальные трудности применения этого метода делают невыгодны1М его использование по сравнению с обычными методами. К таким трудностям относятся необходимость точного воспроизведения теоретической квазислучайной последовательности на диске прерывателя или последовательности импульсов при времяпролетно м анализе ионного пучка постоянство периода вращения прерывателя на протяжении всего цикла измерений и очень малых изменений фазы прерывателя в каждом периоде его вращения. Несоблюдение этих требований приводит к ложным максимумам при разложении свертки. [c.188] К преимуществам этого метода относятся, в первую очередь, возможность получения полной карты скоростного распределения, высокая чувствительность, присущая лазерно-флуорес-центным методам, а также существенный выигрыш в скорости получения информации по сравнению, например, с масс-спектрометрическим методом. [c.188] Регистрацию атомов Са производят на резонансной линии 4227 А, а распределение пучка Na l — по примеси атомов Na, образованных при термической диссоциации Na l. [c.190] Диагностика внутренних распределений молекул в пучках представляет сложную задачу и возможна далеко не во всех случаях. Существуют два основных метода диагностики — оптический и радиоопектроскопичеокий. [c.190] Оптические методы основаны, главным образом, на явлении индуцированной или спонтанной флуоресценции молекул, в том числе лазерной (см. ниже). [c.190] Абсорбционная спектроскопия применена в работе [177] для диагностики импульсных и стационарных пучков NH3. Авторы этой работы построили спектрометр с перестраиваемым лазером и обнаружили, что эффективные вращательные температуры в чистом тазе, а также смесях 10% NH3 с Не, F2 I2 и 2HS I практически одинаковы для обоих типов источников. [c.190] В последние несколько лет стала быстро развиваться новая область динамики элементарных процессов — стереохимия, рассматривающая ориентационные эффекты столкновения частиц — вероятность реа1кции, стереоспецифичность набора продуктов и их энергетических состояний. [c.191] Существуют два метода пространственной ориентации оси молекул реагентов — лазерный и метод статических отклоняющих полей. Обзор лазерных методов ориентации молекул дан в работе 180]. Такое ориентирование основано на фиксации направления дипольного момента по отношению к оси молекулы, определяемого преимущественным возбуждением вращательных состояний в поле излучения. В работе [181] описана установ1ка, на которой исследовалось взаимодействие оптически ориентированных молекул HF (у=1, J—2), реагирующих с атомом К- Для ор иентации молекул HF использовано линейно поляризованное ИК-излучение перестраиваемого лазера, настроенного на линию i(l). Пучок лазерного излучения, поляризованного с помощью полуволнового поляризатора, пересекал пучок НР в 15 мм от скиммера и обеспечивал поляризацию молекул параллельно или перпендикулярно вектору наиболее вероятной относительной скорости реагентов. Обнаружено, что величина (а,,— ax)i/2( r ,4- yj.) при поступательной энергии 0,46 эВ составляет 17 5% и стерический эффект падает с увеличением поступательной энергии, достигая О при энергии столкновения 1,2 эВ. [c.191] Пространственная ориентация оси молекулы достигается однородным электрическим полем, в котором размещается зона рассеяния. В работе [183] описана установка для ориентирования молекул типа СНзХ, NO, NO2 и рассмотрены перспективы развития методов селекции внутренних состояний, фокусировки и ориентации молекул. [c.192] Вернуться к основной статье