Состояние метастабильное плазмы

Таким образом, по теории энергетического катализа, значительную роль в образовании химически активных частиц в разряде (в приведенных выше примерах — свободных атомов) могут играть электронно возбужденные атомы и молекулы, главным образом, вероятно, в метастабильном состоянии. Аналогия с катализом состоит в том, что сами электронно возбужденные состояния непосредственно в акте химического взаимодействия не участвуют, а служат лишь передатчиками энергии от электронного газа плазмы разряда к активируемым молекулам, облегчая, таким образом, образование активных комплексов. В приведенных примерах роль энергетических катализаторов играют атомы и молекулы добавок. Аналогичные функции могут выполнять и электронно возбужденные участники реакции, передавая энергию при ударах второго рода молекулам, себе подобным, или молекулам других участников реакции. Например, при синтезе аммиака возможен процесс [c.256]

Таким образом, по теории энергетического катализа значительную роль в образовании химически активных частиц в разряде (в приведенных выше примерах — свободных атомов) могут играть электронно-возбужденные атомы и молекулы главным образом, вероятно, в метастабильном состоянии. Аналогия с катализом здесь та, что частицы в электронно-возбужденных состояниях непосредственно в акте химического взаимодействия не участвуют, а служат лишь передатчиками энергии от электронного газа плазмы разряда к активируемым молекулам, облегчая таким образом образование активных состояний. Отличие от обычного катализа состоит в достижении при действии энергетического катализатора более высоких равновесных (равновесно-стационарных) концентраций продуктов реакций. В приведенных примерах роль энергетических катализаторов играют атомы и молекулы добавок. Это, вероятно, не обязательно. Аналогичную функцию могут выполнять и электронно-возбужденные состояния самих участников реакции, передавая энергию при ударах II рода молекулам, себе подобным, или молекулам других участников реакции. Например при синтезе аммиака представляется вероятным процесс [c.58]

Тем не менее абсорбционный метод возможно использовать для анализа смесей газов, находящихся в возбужденном состоянии. При возбуждении инертных газов наблюдается значительное поглощение некоторых линий, лежащих в видимой области спектра и соответствующих переходам на метастабильные уровни. Заселенность метастабильных уровней сильно зависит от чистоты инертного газа. В присутствии примеси с энергией ионизации, меньшей энергии возбуждения метаста-бильного уровня, концентрация возбужденных атомов уменьшается за счет столкновений второго рода с атомами примеси и за счет снижения электронной температуры плазмы. Уменьшение концентрации метастабильных атомов приводит, в свою очередь, к уменьшению абсорбции. [c.335]

МОЖНО было предположить для данного источника, и составляет 6-10 —3-10 2 см-з в центре плазмы [197, 203], в то время как для равновесных условий— 6-10 ом- . Теоретические предположения дают несколько большую концентрацию метастабильных атомов аргона порядка 10 см , необходимую для реализации реакции Пеннинга [207]. Однако установлено, что большие концентрации щелочных солей сильно влияют на многие параметры плазмы, в том числе вызывают тушение метастабильных состояний атомов аргона [110]. Следует отметить, что выбор экспериментальных условий, таких, как зона наблюдения, частота и мощность высокой частоты, скорость потока газа, тип распылительной системы, может обеспечить одновременно низкие пределы обнаружения многих элементов и высокую степень свободы от мешающих влияний. Схема промышленной установки приведена на рис. 2.15. [c.64]

Наблюдаемое действие инертных газов на интенсивность линий различных элементов не может быть объяснено лишь с точки зрения химического взаимодействия компонентов газовой среды и анализируемого вещества. С этой целью необходимо знание зависимости механизма возбуждения спектральных линий от состава газовой среды. Подтверждением этому положению служат результаты, полученные в таких источниках возбуждения, как плазмотрон и индуктивно связанная плазма, где рабочим газом, как правило, служит аргон [9, 10]. Известно, что благородные газы характеризуются наличием возбужденных метастабильных состояний, время,жизни которых на несколько порядков более, чем других. В результате-чего вероятность [c.39]

Это поглощенное излучение снижает общую интенсивность излучения и тем больше, чем выше концентрация атомов и чем больше вероятность 5 или сила осциллятора / . Отсюда следует, что само-поглощение особенно проявляется для резонансных линий или линий, имеющих метастабильное нижнее состояние к), на котором возможно накопление большого числа поглощающих атомов в плазме разряда. Отсюда следует также, что при заданной концентрации атомов Л/о можно найти такие спектральные линии, для которых вероятности поглощения (или силы осцилляторов / ) малы, или нижние состояния (к) располагаются достаточно высоко над нормальным, вследствие чего при реализуемых в плазме разряда условиях число атомов N мало. [c.25]

Метастабильные состояния. Эти состояния [22] описываются участками fБ (переохлажденная сильно неидеальная плазма) [c.264]

Оценки показывают, что допустимо предположение о существовании переохлажденной сильно неидеальной плазмы даже при комнатной температуре. В связи с этим в [22] сформулирована гипотеза, что таким метастабильным переохлажденным состоянием плазмы воздуха, существующим при температуре окружающей среды, могла бы быть шаровая молния. [c.266]

Плотная плазма, образующаяся у открытой поверхности сильных взрывчатых веществ при их взрыве, наблюдалась в [3, 54]. Было обнаружено, что такая плазма существует как устойчивый сгусток в течение долей секунды (—Ю сек), являясь, таким образом, своеобразным метастабильным состоянием. Время жизни плазменного сгустка зависело от рода газа, в атмосфере которого происходил взрыв, а также оттого, происходил ли взрыв в открытое пространство или плазменный сгусток частично ограничивался стенками трубки. Образование плазменного сгустка не зависело от рода взрывчатого вещества. Плазма проявляла высокую текучесть ее можно было направить в узкую стеклянную трубку, по которой она легко перетекала, вытекала снова в открытое пространство и при этом не теряла устойчивости. Плазменный сгусток передвигался с большой скоростью авторы [54] объясняют это неравномерностью процессов, протекающих на поверхности плазмы, и возникающей вследствие этого реактивной тягой. Сгусток заканчивал свое существование взрывом такой взрыв происходил самопроизвольно, но его можно было вызвать и искусственно, до истечения естественного времени жизни. Например, плазма взрывалась при ударе о твердую поверхность, а также при сжатии и последующем быстром снятии давления. Газы, образующиеся при взрыве плазмы, занимали объем, в сотни раз превосходящий исходный объем сгустка. [c.274]

В излучении плазмы регистрируются распределения по вращательным уровням, как правило, короткоживущих возбужденных электронно-колебательных или колебательных состояний молекул. В спектрах поглощения регистрируется распределение для невозбужденных или долгоживущих метастабильных молекул. Интересной модификацией этих методов является метод усиления сигнала в лазерных смесях [248]. [c.48]

Таким образом, малая добавка кислорода уменьшает вклад вторичных процессов заселения электронных состояний молекулы азота не за счет непосредственного тушения метастабильных молекул кислородом, а за счет увеличения концентрации атомов азота (степени диссоциации), столкновения с которыми являются основным процессом дезактивации и в отсутствие кислорода, и изменения параметров плазмы. [c.147]

Таким образом, приведенные данные позволяют считать установленным, что диссоциация молекул азота в плазме тлеющего разряда при пониженных давлениях р 1,5 Тор целиком обусловлена процессом ступенчатого возбуждения колебательных уровней основного электронного состояния. Столкновения с метастабильными электронно-возбужденными молекулами могут приводить к уменьшению скорости диссоциации за счет гибели колебательно-возбужденных молекул (9.18). Полученные экспериментальные данные могут быть использованы для дальнейшего уточнения модели диссоциации и выбора значения вероятностей различных переходов (см. гл. VII, 1). [c.235]

При указанных энергиях электронов возрастает число их неупругих столкновений с тяжелыми частицами, приводящих к хим. р-циям (в т.ч. к ионизации) и возбуждению частиц по виутр. степеням свободы, гп. обр. электронным. В свою очередь, ионы и возбужденные частицы (особенно в метастабильных электронных состояниях) могут оказывать определяющее влияние на механизм и кинетику плазмохим. р-ций. Скорости р-ций с участием возбужденных частиц, ионов и радикалов превышают, как правило, скорости образования этих частиц, поэтому суммарная скорость хим. превращения лимитируется именно стадией образования. В лаб. установках низкотемпературная плазма ограничена твердыми стенками сосуда, в к-ром она генерируется, и при пониж. давлениях характерные времена диффузии частиц к стейкам сосуда сближаются с характерными временами хим. р-ций. В результате роль гетерог. физ.-хнм. процессов возрастает в такой мере, что их необходимо учитывать при анализе механизмов и кинетики плазмохим. р-ций. [c.555]

Аг+ + 2Аг Я Аг + Аг Аг+ + е - Аг + Аг, где Аг — возбужд. атом. В плазме мол. тазов происходит диссоциа-1ШЯ молекул при электронном ударе, а также при столкновениях с ( ее тяжелыми часгвцамв, в т. ч. находящимися в метастабильных состояниях при этом молекулы диссоциируют не только из основного, но в вз возбужд. состояния возможна также предиссоциация. [c.446]

В случае применения гелия передача энергии возбуждения от его метастабильных возбужденных атомов (18,29 и 18,9 эВ) происходит только к атомам серебра (17,8 и 17,4 эВ) и свинца (16,9 эВ). В плазме дугового и искрового разрядов наблюдается эффективная передача энергии от возбужденных атомов аргона или гелия, находящихся в метастабильном состоянии, атомам элементов, потенциал возбуждения которых находится в области 12 эВ (аргон) или 17—18 эВ (гелий). Вероятность передачи энергии возбуждения увеличивается при умеиьщении разницы энергетических уровней соударяющихся частиц Ь.Е, и в частности при энергетической щели около А =1 эВ. [c.91]

Неупругие соударения второго рода. В явлении перехода атома из метастабильного состояния при столкновении с какой-либо другой частицей в нормальное мы встречаемся с новым элементарным процессом в газе, называемым неупругим соударением второго рода. Представление о необходимости существования соударений второго рода было выведено Клейном и Россе-ландом [694] нз теоретических соображений при рассмотрении условий равновесного состояния в газе, в котором постоянно происходят процессы взаимодействия между атомами, с одной стороны, световым излучением и свободными электронами, с другой. Такие равновесные состояния можно наблюдать экспериментально при высоких температурах в предоставленном самому себе газе (изотермическая плазма см. гл. XV). Между тем в этом случае, для того чтобы равновесие не нарушалось и концентрация любого рода частиц и распределение их по скоростям оставались постоянными, необходимо, чтобы в газе, наряду с каждым из разнообразных элементарных процессов ионизации, возбуждения, излучения и т. д., имел бы место также и процесс, прямо проти Боположный первому. Так, например, если бы в газе происходило только возбуждение частиц газа ударами электронов, то концентрация быстрых электронов непрерывно бы уменьшалась. В действительности же в случае равновесного состояния число быстрых электронов пополняется за счёт соударений, при которых энергия возбуждения частиц газа передаётся взаимодействующим с ними медленным электронам, а излучение энергии возбуждёнными частицами восполняется путём поглощения фотонов невозбуждёнными частицами газа. Такая необходимость протекания в газе, находящемся в равновесном состоянии, элементарного процесса любого типа как в прямом, так и в обратном направлении (причём в общей сложности действие каждого элементарного процесса уравновешивается действием прямо противоположного) составляет содержание принципа детального равновесия. [c.212]

В тесной связи с решением последней задачи стоит оптический метод исследования разряда, исходящий из относительной интенсивности определённых спектральных линий. Элементарные процессы, с которыми приходится считаться при излучении газового разряда, в частности плазмы, следующие а) непосредственное возбуждение атома до исходного уровня энергии электронами, обладающими соответствующими скоростями б) то же в порядке ступенчатого возбуждения в) диффузия резонансного излучения г) столкновения, тушащие возбуждение, т. е. столкновения второго рода, преимущественно с электронами, выводящие атомы из возбуждённого состояния без излучения кванта радиации д) переход возбуждённых, в частности метастабильных, атомов на более высокие уровни путём поглощения радиации с дальнейшим сопровождаемым излучением переходом на другой уровень, в частности на основной (например, в ртутных парах поглощение б Ро — 6Ф1Х =2967,28А с последующим излу- [c.343]

Метастабильные атомы представляют собой атомы, находящиеся в возбужденном состоянии, переход из которого в основное и другие состояния посредством излучения запрещен. Поэтому метастабильные состояния являются долгоживущими. Время жизни метастабильных атомов определяется их столкновениями с атомами и электронами. Столкновения с электронами играют существенную роль в сильноточных разрядах и в газовой плазме. В условиях протекания слабых токов в радиоионизационных детекторах основное значение имеют столкновения метастабильных атомов с атомами основного компонента (газа-носителя) и молекулами примеси (анализируемого газа). Эти процессы приводят к разрушению метастабильных атомов — их дезактивации. Если энергия возбуждения атома газа-носителя в метастабильное состояние превосходит энергию ионизации молекулы анализируемого газа, то столкновения метастабильных атомов газа-носителя с молекулами анализируемого газа приводят к ионизации последних. Этот процесс называется эффектом Пеннинга [21, 24]. [c.56]

Концентрации электронно-возбужденных частиц измеряются по интенсивности спектров их излучения в видимой, ультрафиолетовой (УФ) и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра [52— 55]. Наибольшие затруднения вызывает измерение концентраций метастабильных частиц следствие малости вероятностей радиационных переходов с них, а также концентрации атомов на нижних возбужденных уровнях, поскольку линии излучения (резонансные) лежат, как правило, в области вакуумного ультрафиолета и реабсорбированы. Для их регистрации используются спектральные методы поглощения излучения [51—53, 148], которые хороши при концентрациях поглощающих возбужденных молекул выше 10 —Ю см- [148]. Для атомов предельные концентрации несколько ниже, так как вся энергия перехода сосредоточена в одной узкой линии [274]. В послесвечении разрядов возможно детектирование с помощью детекторов вторичной электронной эмиссии [275] либо косвенные методы — передача возбуждения на излучающие состояния малой примеси, например ртути [276—278]. Использование косвенных методов в разрядах затруднено, поскольку возможно влияние на сигнал других возбужденных частиц, ионов и электронов. Тем не менее метод малой излучающей добавки может быть весьма эффективным, и для его осуществления в плазме требуется специальное исследование механизма возбуждения регистрируемого излучения [139]. [c.50]

В работе [ 151] предложен метод получения пучка метастабильных атомов благородных газов с помощью дугового разряда в полом 1кат де. Этот мето1д позволяет генерировать плазму со степенью ионизации до 50% при высоких плотностях газа. Схематическое изображение источника показано на рис. 21. Он состоит из полого катода, представляющего собой вольфрамовую или танталовую трубку с внутренним диаметром 1 мм и толщиной стенки 0,5 мм, закрепленную в держателе клапана со стеклянной трубкой для подачи газа. Анод выполнен в форме кольца и охлаждается водой. Инициирование дугового разряда осуществляется с помощью вспомогательного электрода, на который подается напряжение 4 кВ при токе 20 мА. Ток дуги составляет 5—20 А, время жизни катода от 15 ч для N6 до 40 ч для Аг и Кг. Плотность газа в камере источника составляла 10 см"3 при скорости откачки 70 л/с. Плотность газа в катоде при его температуре 3000 К была на два порядка выше. Ионная и электронная температура составляют 0,5—1,5 и 3 эВ соответственно, интенсивность пучка метастабильных атомов 2-10 атом/ср-с, а интенсивность атомов в основном состоянии 2 10 атом/ср-с при температурах катода 3-10 К и 2 10 К соответственно. Энергетическое распреде- [c.175]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология