Термическая ионизация и возбуждение

Рис. 1.8. Зависимость степени термической ионизации газа при различных температурах от потенциала ионизации. Вертикальные линии показывают потенциалы ионизации водорода и гелия и потенциал возбуждения кислорода (Я=0,1 Па)

Оценка возможных видов ионизации и деионизации в разрядном промежутке приводит к выводу, что в теплоизолированной дуге в основном происходят термическая ионизация за счет высокой температуры среды н ионизация соударением за счет передачи энергии нейтральным или возбужденным атомам ускоренными в области катодного падения электронами. Деионизация столба происходит за счет рекомбинации заряженных частиц и в меньшей мере за счет диффузии их за пределы столба. Долю ионного тока в рассматриваемом типе дуги можно оценить величиной до 20% электронного тока. Материала для составления баланса элементарных частиц в столбе пока еще мало, однако очевидно, что в установившемся режиме факторы, способствующие ионизации, находятся в динамическом равновесии с факторами, определяющими деионизацию, а плазма дуги квазинейтральна. [c.123]

К процессам объёмной ионизации относятся ионизация при соударениях электронов и ионов с нейтральными атомами и молекулами (ударная ионизация, прямая и ступенчатая), ионизация при передаче атому или молекуле энергии возбуждения другого атома или молекулы (неупругие соударения II рода), ионизация газа при облучении его ультрафиолетовым, рентгеновским или у-излучением (фотоионизация газа в объёме), ионизация при повышении температуры газа, вызываемая столкновением наиболее быстрых атомов или молекул между собой (термическая ионизация). [c.22]

Более простыми для однотипных соединений являются и соотношения между зависимостями данного термодинамического свойства от температуры. Однако при очень высоких температурах, когда начинают происходить процессы электронного возбуждения или термической ионизации, вследствие различия температур, при которых эти процессы возбуждаются в атомах аналогичных элементов, соотношения могут существенно усложняться. [c.93]

Термическая ионизация и возбуждение. [c.84]

Выше указывалось, что электроны, фотоны, ионы, атомы, сталкиваясь с атомами или молекулами, могут производить ионизацию и возбуждение. Все эти эффекты одновременно наблюдаются в условиях термической ионизации. [c.84]

На основании экспериментальных данных о высоких интенсивностях атомных и особенно ионных линий многих элементов можно сделать вывод, что в индукционной связанной плазме происходят также не термические процессы возбуждения, которые в ряде случаев доминируют над термическими. Было экспериментально установлено, что отношение интенсивностей ионных и атомных линий некоторых элементов в плазме высокочастотного факела превышает в 10—1000 раз значения рассчитанных в предположении существования термодинамического равновесия [207]. Был предложен, в частности, механизм ионизации и возбуждения элементов через ионизацию Пеннинга с участием метастабильных атомов аргона [197, 203, 204, 207]. Количество метастабильных атомов аргона в 10 раз больше, чем [c.63]

Эти общие формулы показывают, что в случае термического характера возбуждения и ионизации общая характеристика интенсивности всех линий даётся температурой источника Т. Температура источника является основным параметром, определяющим соотношение интенсивностей отдельных линий, т. е. вид спектра в целом. Зная температуру источника и связь её с вариациями условий возбуждения, а также потенциалы возбуждения основных линий каждого элемента, мы получаем возможность весьма полной интерпретации, если не количественной, то во всяком случае качественной, всех основных явлений, связанных с возбуждением спектра. [c.40]

ТЕРМИЧЕСКАЯ ИОНИЗАЦИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ 127 [c.127]

Исходя из предположения, что во всех частях факела, за исключением светящейся плёнки около электрода, имеет место термическое равновесие, и пользуясь уравнением Сага, авторы подсчитывают концентрацию электронов, создаваемую термической ионизацией. Они нашли, что эта концентрация достаточна для переноса тока внутри пламени факела и недостаточна для той же цели в пределах светящейся плёнки на поверхности электрода. Ярко выступающие полосы молекулярного спектра N2 с высоким потенциалом возбуждения, а также резкая граница светящейся плёнки указывают на наличие в этой плёнке быстрых электронов. Эти электроны, несомненно, получают свою энергию [c.657]

Термическая ионизация и термическое возбуждение. [c.127]

Обычно разность между основным и первым возбужденным энергетическими уровнями электронов в атомах и молекулах составляет около 100 ккал/моль (418 кДж/моль), т. е. близка к значениям энергии ионизации или диссоциации. Произведение кТ достигает такого значения при температурах порядка 50 000 К. Это означает, что в области температур, где отсутствует термическая ионизация и диссоциация, все электроны находятся в основном состоянии и что соответственно переход в возбужденные состояния невозможен. [c.48]

ТЕРМИЧЕСКАЯ ИОНИЗАЦИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ. ДРУГИЕ ОБЪЁМНЫЕ ПРОЦЕССЫ ИОНИЗАЦИИ И ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗА [c.222]

Очень широкое распространение получило объяснение этого явления, предложенное Штерном [Л. 90], по которому образующиеся при сгорании углеводородов частички углерода легко ионизируются вследствие малой величины работы выхода для твердого углерода (3,95 эв). В [Л. 91, 92] высказано предположение, что основным процессом, приводящим к ионизации в пламени, является окисление углерода с образованием промежуточных реакционных комплексов , каждый из которых содержит один атом углерода и находится в возбужденном состоянии, что облегчает его последующую термическую ионизацию. [c.83]

Во многих случаях стационарное состояние (скорости ионизации и рекомбинации одинаковые) можно рассматривать как состояние равновесия, подчиняющееся законам термодинамики, и, стало быть, имеется возможность осуществлять соответствующие термодинамические расчеты. Частным случаем энергетического воздействия является соударение частиц при их беспорядочном движении в газообразном состоянии. Соударение, при котором частицы обмениваются кинетической энергией, получили название упругих в отличие от других — неупругих, прн которых происходит возбуждение атомов и /и отрыв электронов. Такая разновидность ионизации называется термической и связана с температурным уровнем среды. [c.227]

В KNз в отсутствие излучения 1849 А рост цени происходит с небольшой постоянной скоростью. Эта скорость, по-видимому, определяется фото- (излучение 5461 А) или термической ионизацией концов нитевидных В -центров, представляющих собою электроноизбыточныё агрегаты. При введении делокализованных экситонов Концы цепей ионизируются, в результате чего электроны переходят в полосу проводимости или даже вылетают из кристалла (фотоэмиссия). Концы цепей становятся при этом активны ми акцепторами электронов, и реакция роста цепи может идти далее с большей скоростью, поскольку устраняется стадия обрыва (захват электронов). Если возбуждение 1849 А прекратить, то концы цепей захватывают электроны и рост цепей прекращается. [c.169]

В слаботочных дугах отсутствует сколь-либо значительное гидроди-наМ Ичеокое течение, и ионы движутся от анода к катоду под действием электрического поля. Для поддержания этого постоянного потока ионов, необходимого с точки зрения электрической нейтральности столба дуги, если исключить эмиссию ионов с анода, связанную с его абляцией, должно происходить образование ионов в тонком слое, прилегающем к аноду. В соответствии с данными Хокера и Беза [Л. 8] образование ионов в этом слое может происходить либо за счет ионизации полем, либо за счет термической ионизации. В первом случае падение потенциала в этом слое должно быть равно по крайней мере первому потенциалу возбуждения (полагая ступенчатую ионизацию) газа, образующего атмосферу дуги во втором случае падение напряжения в слое меньше, чем первый потенциал возбуждения. В обоих случаях для получения ионов необходима затрата определенной энергии электрического поля. Эта энергия поля передается электронам, в результате чего они приобретают способность производить ионы путем столкновения. Однако, так как соотношение между числом электронов и числом ионов, проходящих через произвольное сечение столба дуги, пропорционально отношению скорости дрейфа, то только незначительная доля электронов (менее 1%) участвует в процессе ионизации. Большая часть электронов проходит через прианодный слой, не отдавая тяжелым частицам вновь полученную энергию. Таким образом, в слаботочных дугах практически энергия поля прианодного слоя передается аноду путем соударения электронов. Согласно Хокеру и Безу [Л. 8] толщина прианодного слоя, образованного отрицательным пространственным зарядом, имеет порядок величины одного свободного пробега электронов (от одного до нескольких микрон). Это значение толщины хорошо согласуется с величиной, измеренной Блоком и Финкельнбургом [Л. 9] с помощью зонда согласно их измерениям толщина слоя равна 2 мк. Непосредственно я 115 [c.115]

Термическое возбу1кдение и термическая ионизация легче всего происходят в газах, имеющих наиболее низкие потенциалы ионизации и возбуждения, т. е. в нарах щелочных металлов (особенно цезия). В этом случае достаточно нагревания газа до температуры около 3000° К. [c.127]

Термическая ионизация и термическое возбуждение имеют место ири давлениях порядка атмосферного и выше в шнуре э.лектрической дуги в воздухе. В этом случае температура газа, определённая оптическими приёмами, оказывается равной 5000— 6000° К и выше. Исследования относительной интенсивности искровых и дуговых линий ноглои1ения в спектрах звёзд, обладающих очень высокой температурой, показывают, что в атмосфере этих звёзд некоторые элементы, в частности кальций, почти нацело термически ионизованы. [c.127]

Термическая ионизация и термическое возбуждение. Так как при высокой температуре сильно увеличивается число быстро движущихся частиц газа, то естественно ожидать, что при высокой температуре многие из столкновений частиц друг с другом могут повести к переходу кинетической энергии движения частиц Б энергию их возбуждения или ионизации. Действительно, мы знаем много примеров свечения и ионизации газа при высокой температуре. Достаточно упомянуть о свечении паров натрия в пламени бунзеновской горелки и об электропроводности этого пламени. В данном случае, как и во многих других, свечение и ионизацию объясняют химическими реакциями, так как температура пламени слишком низка, чтобы количественно оправдать наблюдаемую ионизацию столкновениямп атомов. Однако ряд тщательно поставлен- [c.230]

В парах ртути (ионизационный потенциал 10,4 в) термическое возбуждение и термическая ионизация имеют место в разряде в отшнурованном положительном столбе при давлении паров ртути в 1 атмосферу и выше. В этом случае температура [c.230]

Исходный уровень 6 Pi второй резонансной линии требует для непосредственного возбуждения большого количества энергии. Ступенчатое возбуждение этого уровня, как показывает схема рисунка 148, может произойти только сложными обходными путями, при которых электрон может попасть на этот уровень лишь в результате перехода с какого-либо более высокого уро-вня с излучением той или иной нерезонансной линии. Возможностей обратного перехода на более высокие уровни тоже много ). В результате, как показывает диаграмма рисунка 150, при давлении порядка 100 мм, Hg львиная доля мощности, расходуемой в разряде, приходится на т и лишь небольшое число процентов на ч не ез. ещё меньше на у ез При дальнейшем увеличении давления из-за большого -По сильно возрастает температура газа. Это приводит к тому, что существенную роль начинает играть новое явление термическая ионизация и термическое возбуждение. При последнем преимущественную роль играет ступенчатое возбуждение исходных уровней нерезонансных линий по тем же причинам, которые при несколько более низких давлениях вызывают более медленное уменьшение / ер ез ПО Сравнению с i pes" при больших плотностях тока (в случае ртути — несколько ампер) и при дальнейшем повышении давления термическое возбуждение играет всё большую и ббльигую роль. В связи с этим удельный вес излучения нерезонансных линий в общем балансе. мощности разряда очень сильно возрастает, в то время как "Пр,. , попрежнему незначительно (в случае ртути порядка 1%). Бойль в его опытах со ртутной лампой сверхвысокого давления осуществил такой режим, при котором излучение нерезоиансных линий составляло 75% общей мощности разряда [1100]. [c.346]

В изотермической плазме шнура дуги СВД (а также в изотермической плазме звёздных атмосфер) налицо условия, необходимые для интенсивного свечения рекомбинации. Самый процесс равновесной термической ионизации предполагает не только постоянное отщепление электронов от атомов, но и постоянную их рекомбинацию. Вместе с тем при высоких давлениях влияние электрических атомных полей одних атомов на другие приводит не только к расширению спектральных линий, но и к понижению потенциала ионизации атома или, другими словами, к понижению пofeнциaльнoro барьера на краях потенциальной ямы атома. Уровень ионизации как бы размывается в сторону ниже лежащих и, в свою очередь, размазанных уровней возбуждения и сливается с ними. В результате значительная доля атомов, которые в других условиях при соударениях с элек- [c.384]

Согласно теории стримеров, необходимым условием искрового пробоя является прорастание положительного стримера через весь искровой промежуток от анода вплоть до катода или же встреча в какой-либо промежуточной точке положительного и отрицательного стримера. После этого через искровой канал про-хекают очень сильные токи, приводящие к очень высокой температуре газа в канале и таким образом к термическому возбуждению и термической ионизации. [c.397]

ОДИН из верхних уровней. Желательно, чтобы энергия этог( возбужденного состояния была достаточно большой. Из воз бужденного состояния, путем подвода дополнительной энер гии, атом ионизуется. Дополнительная энергия подводится либо в результате поглощения еще одного или двух фотоноЕ с той же или другой энергией, что и у фотона, поглощенного в первом акте возбуждения, либо путем столкновения с другой, достаточно быстрой частицей в пламени (термическая ионизация). В обоих случаях атомы определяемого элемента переводятся в ионы, которые могут быть детектированы любым методом, например, вытягиванием их специально наложенным электрическим полем [52]. [c.56]

В результате совместного воздействия на плотную нлазму давления (обусловливающего существование энергетических полос) и температуры (вызывающей возбуждение атомов) возможны переходы электроиов из зоны, соответствующей основному состоянию, в зоны, соответствующие возбужденным состояниям атома (обозначенные на рис. 10 номером 4). При этом стационарно поддерживается равновесная концентрация электронов, и, коль скоро зоны не заполнены, электроны, находящиеся б них, могут перемещаться по всей квазирешетке. Этот случай является промежуточным между ионизацией давлением и термической ионизацией [c.289]

Приведенная общая система кинетических уравнений используется для описания электронных процессов в кислороде (система О2-О) до фа-ницы ионизации, в частности - процесса термической ионизации на стадии образования затравочных электронов. При нафевании молекулярного газа начинается его диссоциация, обусловленная растущим колебательным возбуждением молекул. Образуются атомы в основном электронном состбянии. В результате неадиабатических переходов с отталкивательных термов на связанные, атомы могут составить молекулу в более высоком возбужденном электронном состоянии. Эта молекула также может диссоциировать, но уже с образованием атомов в возбужденных состояниях. Постепенно образуются связанные молекулярные термы со все большей энергией, вплоть до фаницы ионизации. [c.130]

Для химической формы движения, т. е. для химического процесса, характерно изменение числа и расположения атомов в молекуле реагирующих веществ. Среди многих физических форм движения (электромагнитное поле, движение и превращения элементарных частиц, физика атомных ядер и др.) особенно тесную связь с химическими процессами имеет внутримолекулярная форма движения (колебания в молекуле, ее электронное возбуждение и ионизация). Простейший химический процесс—элементарный акт термической диссоциации молекулы имеет место при нарастании интенсивности (амплитуды и энергии) колебаний в молекуле, особенно колебаний ядер вдоль валентной связи между нимн. Достижение известно критической величины энергии колебаний по направлению определенной связи в молекуле приводит к разрыву этой связи и диссоциации молекулы на две части. [c.17]

Газы при высоких температурах. Повышение температуры прежде всего вызывает усиление всех форм теплового движения частиц. При высоких температурах энергия теплового движения частиц становится соизмеримой с энергией химической связи в молекулах, с энергией возбуждения новых электронных уровней и с энергией связи электронов в атомах и в молекулах. Поэтому при высоких температурах в газе образуются возбужденные частицы и продукты диссоциации молекул в виде свободных атомов или валентно ненасыщенных групп (радикалов), которые могут находиться в равновесии с исходными молекулами. Являясь вместе с тем очень реакционно способными, эти частицы могут вступать во взаимодействие между собой или с другими частицами, образуя новые сочетания. То же относится к продуктам ионизации. Наряду с этим при высоких температурах в газах могут содержаться пары веп1еств, практически не испаряющихся при обычных температурах, а также частицы, образующиеся при термическом разложении этих веществ. В результате при высоких температурах в газах содержатся (при равновесном состоянии системы) новые, часто совершенно непривычные виды частиц, отвечающие валентным состояниям элементов, нехарактерным или неизвестным для них при обычных температурах. Эти частицы могут быть или более простыми, чем отвечающие им. частицы при обычных температурах (например, ОН, 510, 50), или, наоборот, более сложными (Сз, Сд, Ыаг, Сев, Мда, Ыа(0Н)С1, ВагОз, М05О15 и др.). [c.117]

Температуры, существенно превышающие уровень температур в печах и камерах сгорания, наблюдаются в дугах, в ударно нагретых газах перед движущимися с гиперзвуковон скоростью аппаратами, такими, как планетарные зонды, возвращающиеся космические корабли, и в ядерных взрывах. При столь высоких температурах в спектрах появляются линии одноатомного газа и электронные системы полос многоатомных газов, обязанные переходам между электронными уровнями энергии — связанно-связанным переходам. Фотоионизация, или свя-занно-свободные переходы, возникают в том случае, когда процессы с участием фотонов и термического возбуждения достаточны для ионизации газа. Эти переходы дают непрерывный спектр, являющийся противоположностью линиям или полосам поглощения, поскольку фотон, обладая энергией ниже требующегося для ионизации минимального значения, тем не менее может вэаи- [c.487]

Фотометрия пламени — вид эмиссионного спектрального анализа, в котором источниками возбуждения спектров являются пламена различных видов ацетилен — воздух, ацетилен — кислород, пропан — воздух, пропан — кислород, водород — воздух и др. Вследствие невысокой температуры в пламенах излучают легко и среднеион изующиеся элементы щелочные и щелочноземельные металлы, галлий, индий, магний, марганец, кобальт, медь, серебро и ряд других, причем их число растет с увеличением температуры пламени. В наиболее холодных пламенах, таких как, например, пропан — воздух, светильный газ — воздух излучают только атомы щелочных и щелочноземельных металлов. Вследствие невысокой температуры спектры, излучаемые пламенами, состоят из небольшого числа спектральных линий, главным образом резонансных, что позволяет выделять характеристическое излучение элементов при помощи светофильтров и использовать простые и имеющие невысокую стоимость спектральные приборы — пламенные фотометры. Кроме атомных спектральных линий в спектрах пламен присутствуют полосы ряда в основном двухатомных молекул и радикалов Сг, СиС1, СаОН и др. Некоторые из них используют в аналитических целях. Так, в случае элементов, образующих термически устойчивые оксиды, которые практически не диссоциируют в пламенах с образованием свободных атомов, молекулярные спектры являются единственным источником аналитического сигнала. Практически не атомизируются в низкотемпературных пламенах оксиды скандия, титана, лантана и других элементов, имеющих относительно невысокие потенциалы ионизации. Наиболее часто фотометрию пламени применяют для определения щелочных и щелочноземельных металлов. [c.35]