Ионизация столкновениями второго рода

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]

При столкновении двух возбужденных атомов один из них может быть ионизован, если только сумма энергий возбуждения превышает энергию ионизации. Этот процесс особенно эффективен, когда энергия возбуждения равна примерно половине энергии ионизации и когда все атомы одинаковые и концентрация их велика. Любое подобное столкновение, при котором меняется энергия возбуждения, называется столкновением второго рода (см. Приложение 2). [c.58]

Увеличение энергии электронов путём соударений второго рода необходимо учитывать в ряде случаев газового разряда, например, при истолковании сравнительной интенсивности излучения тех или иных спектральных линий. Если частица, сталкивающаяся с возбуждённой частицей, — электрон, то энергия может быть передана ему лишь в виде кинетической энергии увеличения скорости движения электрона. Если вторая сталкивающаяся частица — атом, требующий для возбуждения или ионизации меньшего количества энергии, чем потенциальная энергия той возбуждённой частицы, с которой атом сталкивается, то в результате столкновения второго рода атом скажется возбуждённым или ионизованным. При неупругом столкновении первого рода на возбуждение или ионизацию второй частицы затрачивается кинетическая энергия взаимодействующей с ней первой частицы. При неупругом столкновении второго рода второй частице передаётся в виде потенциальной или кинетической энергии потенциальная энергия первой частицы. [c.216]

При столкновениях атомов инертных газов, находящихся в возбужденном метастабильном состоянии, с другими атомами сначала образуются квазимолекулы, как бывает при тушащих ударах второго рода [253]. При этом облегчается передача энергии возбуждения другому атому вероятность такого процесса увеличивается с уменьшением разницы энергетических уровней соударяющихся частиц. Однако возможна ионизация атома, находящегося в основном состоянии, когда его потенциал ионизации значительно меньше энергии возбужденного метаста--бильного атома (эффект Пеннинга) по схеме А + В - А + (В) +е-. [c.81]

Если электрон обладает большей скоростью, чем необходимо для ионизации, то при неупругом столкновении с молекулой он отдает лишь столько энергии, сколько необходимо для ее ионизации, а сам продолжает двигаться со скоростью, соответствующей оставшейся энергии. Упругие и неупругие соударения электрона с молекулами или атомами в общем называются соударениями первого рода. Соударения электрона с уже возбужденным либо ионизированным атомом или молекулой называются соударениями второго рода. Столкновение электрона с ионизированной молекулой приводит к образованию нейтральной частицы (процесс рекомбинации). Рекомбинация проходит главным образом на стенках разрядной трубки. [c.146]

Значительного увеличения температуры в столбе электрической дуги можно достигнуть путем увеличения частоты столкновения частиц в плазме. Для этого можно использовать тепловые и магнитно-гидродинамические эффекты. Сущность теплового эффекта сжатия [5] электрической дуги (пинч-эффект первого рода) состоит в ограничении объема плазмы электрической дуги путем охлаждения наружных слоев плазмы. Охлаждение внешней области плазмы снижает ионизацию в этой области и ток электрического разряда стремится сконцентрироваться в более горячей центральной части электрической дуги. 5то приводит к увеличению плотности тока в стриммере электрической дуги, а следовательно, и к увеличению температуры. При дальнейшем увеличении плотности тока в электрической дуге первостепенное значение приобретает эффект магнитного сжатия столба разряда (пинч-эффект второго рода) 182]. [c.10]

Подобными столкновениями второго рода (рис. 39), приводящими к ионизации, являются столкновения между метастабильным атомом N6 (1 Еозо атомом Аг (У = 15,7 эв) в нормальном состоянии. Энергия возбуждения расходуется на ионизацию Аг и на ускорение электрона (эффект Пеннинга). Вероятность ионизации порядка единицы. Она уменьшается, когда разность —1 воэб велика (см. Приложение 2). [c.82]

При малых давлениях, когда /. / , ионы и электроны, где бы они ни возникали, движутся к стенкам, изредка сталкиваясь с. молекулами газа. На стенках возникает сильный отрицательный заряд. В результате большая часть электронов отталкивается от стенок этим зарядом обратно в газ, а ионы увлекаются им на стенку. Хотя столкновения между электронами и молекулами газа редки, все же число их достаточно для того, чтобы, во-первых, вызвать необходимое число актов ионизации, равное числу зарядов, теряющихся на стенках, и, во-вторых, чтобы обеспечить максвелловское распределение электронов по энергиям, которое пред1Юлагается и при малых давлениях. Обмен энергией между электронами происходит в результате непосредственного взаимодействия электронов друг с другом, а также в результате столкновений второго рода или плазменных колебаний. Средняя энергия электронов может быть найдена из условия равенства скорости исчезновения зарядов и скорости ионизации [2]. Детальное вычисление дает [c.262]

Суммируя результаты экспериментальных исследований над ионизацией и возбуждением газа потоком электронов, мы приходим к заключению, что при столкновении электрона с атомом надо различать два случая либо в атоме не происходит никаких изменений, и электрон заметно не изменяет своей скорости, либо электрон отдаёт всю или часть своей кинетической энергии атому, и последний возбуждается или ионизуется. Первый вид столкновений называется упругим столкновением. При столкновении быстро движущегося упругого тела с другим упругим телом, медленно движущимся, первое теряет долю своей энергии, равную в среднем двукратному отношению масс сталкивающихся тел. Так как масса электрона, в 1835 раз меньше массы атома водорода, то при упругих столкновениях с атомами даже лёгких газов электроны теряют лишь около своей кинетической энергии. Столкновение, сопровождаемое передачей кинетической энергии движения электрона атому в виде энергии возбуждения или энергии ионизации, называется неупругим столкновением электрона, и притом неупругим столкновением первого рода в отличие от столкновений второго рода, о которых речь будет ниже. Об ионизации и о потенциале ионизации смотрите обзор 697] с обширным списком литературы, а также Г692, 725, 758. 759]. [c.200]

Предполагается, что из всех возможных процессов ионизации газа в объёме преобладающую роль играет ионизация со ударениями электронов некоторая дополнительная ионизация происходит за счёт энергии возбуждённых атомов (неупрупч столкновения второго рода). [c.394]

Допустим, что нри соударениях с атомами чистого инертного газа электроны обладают энергиями, большими, чем энергия возбуждения мстастабильного состояния основного газа еС/ мет. но меньшими, чем энергия ионизации этого газа, и давление г аза подобрано так, что вероятность столкновения метастабильного атома с новым электроном слишком мала, чтобы благодаря таким столкновениям произошла заметная ионизация газа. Но если в том же газе есть частицы примеси, ионизационный потенциал которых ниже, чем 6 мет основного газа, то прп встрече метастабильных атомов с частицами примеси могут произойти соз да-рения второго рода. Метастабильный атом передаёт свою энергию позбуждепия частице примеси и таким путём ионизует её. В то же время вероятность ионизации атомов и,пи молекул примеси путём непосредственного пх соударения с электронами во много раз меньше вероятности соударений частиц примеси с метастабиль-ными атомами основного газа, так как число соударений атомои примеси с электронами много меньше, чем чис,яо встреч этих атомов с метастабильными атомами газа. [c.252]

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]

Допустим, что при столкновениях в чистом неоне электроны обладают скоростями, большими /уст—потенциала возбуждения метастабильного состояния основного газа, но меньшимп, чем его понизационный потенциал. Подсчёт показывает, что вероятность столкновения метастабильного атома с новым электропо.л1 слишком мала, чтобы благодаря таким столкновениям произошла заметная ионизация газа. Но если в том же газе есть атомы примеси, ионизационный потенциал которых ниже, чем /мет основного газа, то прн столкновениях метастабильных атомов с атомами примеси может произойти соударение второго рода. Метастабильный атом передаст свою энергию возбуждения атому примеси и таким путём ионизует его. В то же время вероятность ионизации атомов или молекул примеси путём непосредственного их соударения с электронами во много раз меньше по сравнению с числом соударений частиц примеси с метастабильными атомами основного газа. [c.441]

Рассмотрим принципиальные основы решения уравнений атомарной кинетики на примере водородной плазмы. Введем упрощаюшие предположения. Для свободных электронов принимается максвелловская функция распределения по скоростям с постоянной электронной температурой Те. Пусть степень ионизации плазмы такова, что наиболее вероятными из элементарных процессов являются соударения атомов с электронами первого и второго рода и маловероятны процессы межатомных и атом-ионных столкновений, а также однократные столкновения, приводящие к ионизации, радиационной и тройной рекомбинации. Как показал анализ, для достаточно плотной плазмы электрон-ионную рекомбинацию и ионизацию следует рассматривать как процессы хаотического движения электрона по энергетическим уровням. В рамках сделанных допущений система уравнений баланса заселенностей в пространственно однородном случае имеет вид [c.115]