Возбуждение и ионизация молекул электронным ударом
Возбужде- ние электронных уровней молекулы электронным ударом в основном описывается теми же закономерностями, что и возбуждение атомов. Сечение возбуждения имеет максимум вблизи порога и достигает при этом величины где ао — боровский радиус. На рис. 6.2.7 приводятся сечения возбуждения некоторых электронных со- стояний в азоте. При сравнительно низких температурах (Те < 1 эВ) в молекулярных газах большую роль играет также возбуждение колебательных и вращательных уров- ней. При малых энергиях электрона сечение возбуждения вращательных уровней молекулы удовлетворительно описывается формулой Герджоя-Стейна: 1/2 0~к,к+2 = 15 Bfc+l)Bfc Bfc + 3)- 1 - \ F.2.9) где г — энергия налетающего электрона; Q — безразмерный квадрупольный момент молекулы (например, для молекулы N2Q = 1,10); 1м — момент инерции молекулы. При больших скоростях электронов эта формула даёт заниженный результат. Сечение возбуждения электронным ударом колебательных уровней молекул обыч- но гораздо меньше, чем вращательных. Однако в ряде случаев возможно и большее значение сечения (~ 10~16 см2). Этот факт связан с образованием неустойчивого от- рицательного иона молекулы и последующим распадом на электрон и возбуждённую молекулу. На рис. 6.2.8 приведено суммарное сечение возбуждения колебательных 6.2. Скорости трансформационных процессов 285 1,0 0,8 т о Ь0,4 0,2 - - ^ - \ 1 г 1 \а'1Ь 1 (V с3пи 8 4 8 12 16 20 е,эВ Рис. 6.2.7. Сечения возбуждения неко- торых электронных состояний молекулы азота 1,5 2 2,5 3 е,эВ Рис. 6.2.8. Суммарное сечение возбужде- ния колебательных уровней молекул азота электронным ударом уровней молекулы азота электронным ударом. На рис. 6.2.9 изображены сечения ионизации различных молекул электронным ударом. Рис. 6.2.9. Сечения ионизации молекул азота, кислорода и водорода электронным ударом (сплошные линии — теория), ао — боровский радиус Для молекул, наряду с процессами возбуждения и ионизации, весьма важен процесс диссоциации. Диссоциация может происходить как под действием излучения и под действием электронного удара, так и при столкновении с тяжёлой частицей. Рассмотрим сначала диссоциацию под действием электронного удара. Этот процесс может идти нескольким каналам. Обычно наинизший энергетический порог имеет место для реакции, которая называется диссоциативным захватом: е + АВ —> А + + В~ при ?Ц)ог = 5-8эВ и а = 10~18см2. При несколько более высокой энергии имеет место ударная диссоциация: е + АВ —> А~ +В + е с ^порог = 5-10эВ и а = = 10~17 см2. При увеличении энергии возможны реакции типа: е + АВ —> А+ + В~ + 286 Гл. 6. Плазменные процессы с трансформацией частиц и излучением + е с EuomY = 10-15 эВ и а = 1СГ18см2 и е + АВ -> А+ + В + 2е с Еиотг = 20- ^порог 'порог 25эВ и <т = 10 16см2. В принципе возможен процесс диссоциации при рекомбинации молекулярного иона и электрона (этот процесс обычно называют диссоциативной рекомбинацией), который происходит по схеме: е + АВ+ —> А + В. Этот процесс существен при низких (комнатных) температурах.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Возбуждение и ионизация молекул электронным ударом» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
