Научная статья на тему 'СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ СЕЧЕНИЙ ФОТОИОНИЗАЦИИ КСЕНОНА'

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ СЕЧЕНИЙ ФОТОИОНИЗАЦИИ КСЕНОНА Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
35
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Труды МАИ
ВАК
Область наук
Ключевые слова
ПЛАЗМА КСЕНОНА / СЕЧЕНИЯ ФОТОИОНИЗАЦИИ ХЕ / МЕТОД КВАНТОВОГО ДЕФЕКТА

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Скороход Елена Пантелеймоновна

Физико-химическая радиационная плазмодинамика стремительно развивающая область науки, находящая применение при решении задач двигателестроения ракетно-космической отрасли. При проведении математического моделирования процессов в установках и устройствах, где “рабочим телом” является плазма, необходимы справочные данные констант различных плазмохимических реакций. В кулоновском приближении рассчитаны фотоионизации возбужденных состояний атома Хе сечения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Скороход Елена Пантелеймоновна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PHOTO-IONIZATION CROSS SECTIONS XENON DATA

Physical - chemical radiation plasma-dynamics promptly developing field of science finding application at the solution of problems of engine building of the space-rocket industry. In [1-9, 14-16] the special attention is paid to computer creation of optical models of gases and the plasmas intended for the solution of problems of radiation plasma-dynamics. Such constructions are based on quantum-mechanical calculations, these or those approximations and semiclassical generalizations of elementary radiation processes. In work [3] for mass calculations the so-called optical model of the environment was formulated. It is necessary to emphasize that in this treatment temperature of the environment and radiation is supposed the general, the Sakha and Boltsman local thermodynamic equilibrium (LTE) is used [6]. In our works [7-8, 14-16] kinetic approach was considered. Constants of different plasma chemical reactions are necessary for this purpose. For reaction of photo-ionization process , ( concentration of excited state, a photon energy, ions concentration) consideration begins with the simplest model of hydrogen and record of matrix elements that is useful for the beginning reader. Calculations of photo-ionization cross sections for hydrogen atom are given. There are Kramers approach [12] for other more difficult atoms, with replacement of the main quantum number by effective quantum number , где , эВ, I - the potential of atom's ionization of is used. Values of effective quantum number are given for atom Xe. The method of quantum defect is considered in details [7]. Results of calculation of photo-ionization cross sections for xenon (the maximum value in a threshold) are given in the table. The maximum values of photo-ionization cross sections Xe (in units 10- 18 cm2). Transition I, eV σ(ε=0) Transition I, eV σ(ε=0) 6s[3/2]1®ep 3,69 1,8 7s[3/2]1®ep 1,534 3,946 6s[3/2]2®ep 3,812 2,4 7s[3/2]2®ep 1,565 6,944 6s‘[1/2]0®ep’ 3,986 0,81 7s‘[1/2]0®ep’ 1,565 1,334 6s‘[1/2]1®ep’ 3,863 0,68 7s‘[1/2]1®ep’ 1,555 0,808 6p[1/2]0®es 2,194 3,27 7p[1/2]0®es 1,112 14,55 6p[1/2]1®es 2,547 2,74 7p[1/2]1®es 1,225 11,9 6p[3/2]1®es 2,338 2,52 7p[3/2]1®es 1,124 10,6 6p[3/2]2®es 2,306 2,6 7p[3/2]2®es 1,131 9,55 6p[5/2]2®es 2,441 2,54 7p[5/2]2®es 1,173 11,76 6p[5/2]3®es 2,406 2,73 7p[5/2]3®es 1,158 10,15 6p’[1/2]0®es’ 2,292 2,87 7p’[1/2]0®es’ 1,152 10,76 6p‘[1/2]1®es’ 2,346 2,631 7p‘[1/2]1®es’ 1,152 3,61 6p’[3/2]1®es’ 2,475 2,831 7p’[3/2]1®es’ 1,177 14,67 6p’[3/2]2®es’ 2,378 2,982 7p’[3/2]2®es’ 1,15 13,99 6p[1/2]0®ed 2,194 27,5 7p[1/2]0®ed 1,112 87,2 6p[1/2]1®ed 2,547 24,8 7p[1/2]1®ed 1,225 67,1 6p[3/2]1®ed 2,338 34,1 7p[3/2]1®ed 1,124 120,2 6p[3/2]2®ed 2,306 29,05 7p[3/2]2®ed 1,131 9,83 6p[5/2]2®ed 2,441 27,9 7p[5/2]2®ed 1,173 8,36 6p[5/2]3®ed 2,406 29,8 7p[5/2]3®ed 1,158 9,27 6p’[1/2]0®ed’ 2,292 15,9 7p’[1/2]0®ed’ 1,152 28,9 6p’[1/2]1®ed’ 2,346 28 7p’[1/2]1®ed’ 1,152 85 6p’[3/2]1®ed’ 2,475 27,1 7p’[3/2]1®ed’ 1,177 80,4 6p’[3/2]2®ed’ 2,378 31,1 7p’[3/2]2®ed’ 1,15 86,23 5d[1/2]0®ep 2,237 0,25 6d[1/2]0®ep 1,16 1,629 5d[1/2]1®ep 2,21 0,41 6d[1/2]1®ep 1,148 2,24 5d[3/2]1®ep 1,726 2,86 6d[3/2]1®ep 0,964 9,97 5d[3/2]2®ep 2,168 0,55 6d[3/2]2®ep 1,129 4,01 5d[5/2]2®ep 1,97 14 6d[5/2]2®ep 1,06 0,718 5d[5/2]3®ep 1,907 16,8 6d[5/2]3®ep 1,03 0,879 5d[7/2]3®ep 2,088 0,37 6d[7/2]3®ep 1,089 5,2 5d[7/2]4®ep 2,184 0,45 6d[7/2]4®ep 1,103 4,17 5d’[3/2]1®ep’ 1,826 2,02 6d’[3/2]1®ep’ 1,177 7,4 5d’[3/2]2®ep’ 2,095 0,901 6d’[3/2]2®ep’ 1,08 7,51 5d’[5/2]2®ep’ 2,132 1,21 6d’[5/2]2®ep’ 1,094 8,03 5d’[5/2]3®ep’ 2,058 1,34 6d’[5/2]3®ep’ 1,067 8,62 5d[1/2]0®ef 2,237 67 6d[1/2]0®ef 1,156 5,19 5d[1/2]1®ef 2,21 61,3 6d[1/2]1®ef 1,148 4,59 5d[3/2]1®ef 1,726 81,2 6d[3/2]1®ef 0,964 177,1 5d[3/2]2®ef 2,168 60 6d[3/2]2®ef 1,129 71,4 5d[5/2]2®ef 1,97 78,5 6d[5/2]2®ef 1,062 114,9 5d[5/2]3®ef 1,907 77 6d[5/2]3®ef 1,026 141,5 5d[7/2]3®ef 2,088 49,3 6d[7/2]3®ef 1,089 11,12 5d[7/2]4®ef 2,184 61,5 6d[7/2]4®ef 1,103 10,15 5d’[3/2]1®ef’ 1,826 2,02 6d’[3/2]1®ef’ 1,177 10,03 5d’[3/2]2®ef’ 2,095 90 6d’[3/2]2®ef’ 1,08 8,67 5d’[5/2]2®ef‘ 2,132 1,21 6d’[5/2]2®ef‘ 1,094 7,61 5d’[5/2]3®ef’ 2,058 1,34 6d’[5/2]3®ef’ 1,067 9,9 Results of calculation of photo-ionization cross sections for xenon are given on the figure. For the purpose of simplification in case of mass calculations some simplified treatment with use of a formula of Kramers is specified.

Текст научной работы на тему «СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ СЕЧЕНИЙ ФОТОИОНИЗАЦИИ КСЕНОНА»

www.mai.ru/science/trudy/

Труды МАИ. Выпуск № 91

УДК 533.9, 539.17-539.19, 539.92,

Справочные данные сечений фотоионизации ксенона

Скороход Е.П.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

e-mail: e.p. skorohod@mail. ru

Аннотация

Физико-химическая радиационная плазмодинамика стремительно развивающая область науки, находящая применение при решении задач двигателестроения ракетно-космической отрасли. При проведении математического моделирования процессов в установках и устройствах, где "рабочим телом" является плазма, необходимы справочные данные констант различных плазмохимических реакций. В кулоновском приближении рассчитаны фотоионизации возбужденных состояний атома Хе сечения.

Ключевые слова: плазма ксенона, сечения фотоионизации Хе, метод квантового дефекта.

Введение

В [1-9,14-16] большое внимание уделяется построению оптических моделей газов и плазмы, предназначенных для решения задач радиационной плазмодинамики. Такие построения основываются на квантово-механических расчётах (в тех или иных приближениях) и квазиклассических

обобщениях элементарных радиационных процессов. В этом кроется некоторое противоречие. С одной стороны расчётные модели должны быть универсальными и достаточно теоретически обоснованными, чтобы можно было создавать алгоритмы любой сложности для произвольных компонентов и их смесей. С другой стороны, должна присутствовать спектральная адекватность, соответствующая достоверности теоретических построений при изучении оптических свойств.

Классификация оптических моделей подробно рассмотрена в [2]. В работе [3] для массовых расчётов была сформулирована так называемая оптическая модель среды. Следует подчеркнуть, что в этой трактовке температура среды и излучения предполагается общей, и тем самым заведомо используется локальное термодинамическое равновесие (ЛТР) Саха-Больцмана [6]. В наших работах [7,8,14-16] была предпринята попытка по возможности максимально учесть в расчётах коэффициента поглощения все механизмы, влияющие на его величину.

1. Плазмохимические реакции с участием фотонов

Фотоионизация атома из возбуждённого I - го состояния X (I - го уровня) в континуум представляется как

X + Ну^ Х+ + е. (1)

Здесь Ну-энергия фотона, X+-концентрация ионов. Формально скорость процесса следовало бы записать с учётом концентрации фотонов N

Ну

^ = -Ю,М,МНу. (2)

а г

Согласно [10] для скорости фотоионизации используется запись

тг (3)

а г

Вероятность фотоионизации в единицу времени (частота) Д = аг сЫЬу зависит от сечения фотоионизации аг (у) , скорости света и концентрации фотонов . С учётом того, что энергия всех фотонов

Ну Ыу= ^Зу (4)

с

вероятность в единицу времени (частота) будет

д=(У). (5)

-1 Ну

у

В ряде случаев, чтобы избежать вычисления плотности излучения 4я

у , фотоионизацию представляют в виде отрицательной спонтанной

и. =-З

с

рекомбинации, скорость которой будет равна

^ = -^МеМ+ (1 -в,). (6)

аг

Величина 1 -в= л в (6) является множителем, учитывающим поглощение фотонов атомами на уровне , (параметр в- показатель пленения излучения, параметр Бибермана -Холстейна) [4,14]. Когда л = 1, (в = 0), фотоионизацией

можно пренебречь; при л = 0 (в = 1) плазма становится оптически плотной (излучательная рекомбинация сбалансирована фотоионизацией).

2. Дифференциальное сечение фотоионизации

Начнём рассмотрение с водородоподобного атома. Воспользуемся общей формулой теории возмущений для вероятности перехода Ж электрона из состояния дискретного спектра / (в результате поглощения фотона) в состояние непрерывного спектра [ /, / + ^ ].

ш=х к/ж - е к,

(7)

где

К

Л/

- дипольный матричный элемент рассматриваемого перехода.

Дифференциальное сечение фотоионизации пропорционально этой вероятности, и для кванта энергии с переходом из дискретного (щ, £1) -в состояние (/, £2) непрерывного спектра определяется формулой

, к ^ / (М = а

Г „2\

V У

м

V 2ЯУ у 12

£ КоОо •< 2\г\Яп, I, >

(8)

Здесь п, - главное квантовое число начального состояния; £ 1, £ 2 -орбитальные квантовые числа в начальном и конечном состояниях

те

соответственно; а - радиус Бора; Яу =-= 13,6 эВ - потенциал ионизации

2Й2

атома водорода; С^ - коэффициент Клебша-Гордана; < ЯА \ г \ Яй;> -радиальный матричный элемент перехода (в атомных единицах); Я г (г) -радиальная функция начального состояния атома водорода, выражаемая

через гипергеометрическую функцию, а безразмерный параметр есть

2

2

3

к = + . (9)

УДу щ

Расчёты сечений фотоионизации атома водорода рассмотрены в малоизвестной работе [11]. Отдельные значения сечений фотопоглощения атома водорода для энергий фотона Ню, выраженных в электронвольтах, приведены в табл.1. Сечения даны в атомных единицах жа02 (& = 0,88 • 10"16стае); п, £ - главное квантовое число и орбитальный момент

соответственно. Энергия освободившегося электрона указывается в таблице в безразмерных единицах к, согласно (9).

Таблица 1

Сечения фотоионизации атома водорода в единицах ж а02.

Ню,эВ; ^а.е. , ^а.е. , ^а.е. , ^а.е. , ^а.е. , ^а.е. , ^а.е. ,

к п £ = 0 £ = 1 £ = 2 £ = 3 £ = 4 £ = 5 £ = 6

Ню = 13.6

к=0 1 0.72(-1) - - - - - -

к=0.2 0.64(-1) - - - - - -

к=0.4 0.48(-1) - - - - - -

к=0.6 0.31(-1) - - - - - -

к=0.8 0.19(-1) - - - - - -

к=1 0.11(-1) - - - - - -

Ню = 3.396

к=0 2 0.17(+0) 0.15(+0) - - - - -

к=0.2 0.12(+0) 0.97(-1) - - - - -

к=0.4 0.57(-1) 0.33(-1) - - - - -

к=0.6 0.23(-1) 0.88(-2) - - - - -

к=0.8 0.91(-2) 0.24(-2) - - - - -

к=1 0.38(-2) 0.73(-3) - - - - -

= 1.507

к=0 3 0.29(+0) 0.30(+0) 0.21+0) - - - -

к=0.2 0.15(+0) 0.14(+0) 0.70(-1) - - - -

к=0.4 0.43(-1) 0.28(-1) 0.80(-2) - - - -

к=0.6 0.12(-1) 0.55(-2) 0.90(-3) - - - -

¿=0.8 0.40(-2) 0.13(-2) 0.13(-3) - - - -

¿=1 0.15(-2) 0.34(-3) 0.23(-4) - - - -

Пю = 0.846

4 0.42(+0) 0.45(+0) 0.41+0) 0.22(+0) - - -

¿=0 0.15(+0) 0.14(+0) 0.95(-1) 0.31(-1) - - -

¿=0.2 0.29(-1) 0.19(-1) 0.74(-2) 0.11(-2) - - -

¿=0.4 0.66(-2) 0.31(-2) 0.68(-3) 0.54(-4) - - -

¿=0.6 0.20(-2) 0.65(-3) 0.89(-4) 0.42(-5) - - -

¿=0.8 0.70(-3) 0.17(-3) 0.15(-4) 0.48(-6) - - -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

¿=1

Й® = 0.54

¿=0 5 0.58(+0) 0.61(+0) 0.61(+0) 0.47(+0) 0.20(+0) - -

¿=0.2 0.14(+0) 0.13(+0) 0.95(-1) 0.45(-1) 0.96(-2) - -

¿=0.4 0.19(-1) 0.13(-1) 0.54(-2) 0.12(-2) 0.10(-3) - -

¿=0.6 0.38(-2) 0.19(-2) 0.45(-3) 0.52(-4) 0.22(-5) - -

¿=0.8 0.11(-2) 0.37(-3) 0.56(-4) 0.39(-5) 0.98(-7) - -

¿=1 0.38(-3) 0.91(-4) 0.94(-5) 0.43(-6) 0.71(-8) - -

Й® = 0.374

¿=0 6 0.75(+0) 0.79(+0) 0.82(+0) 0.72(+0) 0.47(+0) 0.17(+0) -

¿=0.2 0.11(+0) 0.11(+0) 0.84(-1) 0.46(-1) 0.15(-1) 0.22(-2) -

¿=0.4 0.12(-1) 0.78(-2) 0.39(-2) 0.99(-3) 0.13(-3) 0.69(-5) -

¿=0.6 0.24(-2) 0.12(-2) 0.30(-3) 0.40(-4) 0.27(-5) 0.68(-7) -

¿=0.8 0.65(-3) 0.22(-3) 0.36(-4) 0.29(-5) 0.11(-6) 0.17(-8) -

¿=1 0.22(-3) 0.55(-4) 0.60(-5) 0.32(-6) 0.82(-8) 0.79(-10) -

Й® = 0.274

¿=0 7 0.94(+0) 0.99(+0) 0.10(+1) 0.98(+0) 0.77(+0) 0.43(+0) 0.13(+0)

¿=0.2 0.94(-1) 0.89(-1) 0.71(-1) 0.42(-1) 0.17(-1) 0.39(-2) 0.40(-3)

¿=0.4 0.36(-2) 0.61(-2) 0.28(-2) 0.77(-3) 0.12(-3) 0.10(-4) 0.35(-6)

¿=0.6 0.16(-2) 0.77(-3) 0.20(-3) 0.30(-4) 0.24(-5) 0.98(-7) 0.16(-8)

¿=0.8 0.42(-3) 0.15(-3) 0.24(-4) 0.21(-5) 0.10(-6) 0.24(-8) 0.22(-10)

¿=1 0.14(-3) 0.35(-4) 0.40(-5) 0.23(-6) 0.72(-8) 0.11(-9) 0.67(-12)

3. Сечение фотоионизации для неводородоподбных атомов

Обычно для приближенных расчётов сечений фотоионизации

используют полуклассическую формулу Крамерса [12]

64а ж а22 1

3л/3

22 П5

3

V Й® у

где п - главное квантовое число, г - заряд атомного остатка (для атома 2 = 1), На -энергия поглощающего фотона, а- постоянная тонкой структуры. Для неводородоподбных атомов главное квантовое число в формуле (10) П заменяют на эффективное квантовое число п *

п

Яу (Ц)

I - Е

г

где Яу = 13,6 эВ, I - потенциал ионизации атома. Для атома Хе значения

эффективного квантового числа п* согласно (11) приведены в табл.2.

Таблица 2.

Энергии и эффективные главные квантовые числа Хе,

1/ 2/ 2р6 3s2 3/ М1 4s2 4р6 4^10 5/ 5р6 % , 1.Р. 12.127 еУ (13.433 еУ)

№ п1[К]1 я Е п*

1 5р % 1 0.000 1.059

2 б8[3/2]2 5 8.315 1.889

3 б8[3/2]1 3 8.436 1.919

4 6р[1/2]1 3 9.579 2.310

5 6р[5/2]2 5 9.685 2.359

6 6р[5/2]3 7 9.720 2.376

7 6р[3/2]1 3 9.789 2.411

8 6р[3/2]2 5 9.820 2.427

9 5а[1/2]о 1 9.890 2.465

10 5ё[1/2]1 3 9.917 2.480

11 6р[1/2]о 1 9.933 2.489

12 5а[7/2]4 9 9.943 2.494

13 5а[3/2]2 5 9.959 2.497

14 5а[7/2]3 7 10.039 2.551

15 5а[5/2]2 5 10.157 2.626

16 5а[5/2]3 7 10.220 2.669

17 5ё[3/2]1 3 10.401 2.805

18 78[3/2]2 5 10.562 2.946

19 78[3/2]1 3 10.593 2.976

20 7р[1/2] 1 3 10.901 3.328

21 7р[5/2]2 5 10.954 3.402

22 7р[5/2]3 7 10.969 3.423

23 6а[1/2]о 1 10.971 3.427

24 6ё[1/2]1 3 10.978 3.438

25 7р[3/2]2 5 10.996 3.464

26 6а[3/2]2 5 10.998 3.468

27 7р[3/2]1 3 11.003 3.475

28 7р[1/2]0 1 11.015 3.493

29 6а[7/2]4 9 11.024 3.507

30 6а[7/2]3 7 11.037 3.529

31 6а[5/2]2 5 11.064 3.574

32 6а[5/2]3 7 11.101 3.636

33 6ё[3/2]1 3 11.163 3.750

В приближении у l -связи состояния (уровни) атомов инертных газов X[п р5 (2р ) п1 [К] ] характеризуются квантовыми числами п, I, /, К и 3. Здесь

п - главное квантовое число; I - орбитальный момент оптического электрона;

/ - полный момент атомного остатка, записанный в приближении Ь8 - связи

—» —» —»

как у = £ + £ (квантовые числа полного углового момента принимают значения / = 3/2, Квантовое число К= |/-/|, ..., /+/-1, /+1 соответствует угловому моменту К = у +1. Полный момент атома равен 3 = К + s , где £ = 1/2 - спин оптического электрона. В табл. 2 указаны спектроскопический символ состояния, статистический вес g = 23 +1, энергия возбуждения Е, в эВ, эффективное квантовое число согласно [13,14].

Для неводородоподбных атомов радиальный интеграл, входящий в выражение для эффективного сечения фотоионизации, нельзя вычислить точно. Для расчётов матричных элементов в (7) используется метод квантового дефекта [6]. Сечения фотопоглощения при переходе электрона с некоторого г - го уровня атома или иона в континуум определяется формулой

ст (п£ ^ е£') = (жа02)

Й® |[ п

¥ 1V

л4

• ^ g2 {п£ /),

(12)

где $> / - приведённый матричный элемент, определяемый угловыми

моментами начального и конечного состояний, а функция g(п£ ^ е£/)

связана с радиальным интегралом соотношением

| Яп1 (г) гве£,(г) г2 ^ = g(п£ /)

г *\2 —£

V 2 у

(13)

Здесь Яп£ и в с - волновые функции связанного и свободного состояний. Индексы £, £' - условные, состояние может зависеть от всей совокупности квантовых чисел.

В приближении квантового дефекта, по методу Берджесса-Ситона

имеем

(—1)£+1 g(п£ ^е£') = ( 1)

в ОС

& '(1 + е(— )2)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

собж

!'М+ХлД- )

* / * \2 * \ . £- ^ е(- )

+ а ОС

л >■ 1 + еп

-+А«'

1 + е(п)

; (14)

где

Х Л п

п) =

п + "

Ь

и £ £'

+

■и:

п

(-)2 •

(15)

В этой формуле Ме(8)-квантовый дефект в континууме, который можно

определить экстраполяцией значений ^ = — — —' для известных уровней в область положительных энергий. Неплохим приближением для интересующей нас области энергий е является линейная комбинация (ритцевская зависимость)

]и(е) = а + Ье.

(16)

3

о

*

В случае Хе значения коэффициентов а и Ь приведены в табл.3.

Таблица 3

Значения коэффициентов а и Ь квантового дефекта атома ксенона для

Уровень I а Ь

м[3/2] 1 3.99269 - 0.32037

пв[3/2] 2 4.01932 - 0.32709

пр[1/2] 0 3.42715 - 0.5828

пр[1/2] 1 3.5881 - 59325

пр[3/2] 1 3.51339 - 0.39146

пр[3/2] 2 3.49978 - 0.42556

пр[5/2] 2 3.55627 - 0.47022

пр[5/2] 3 3.53747 - 0.48174

пё[1/2] 0 2.53691 - 0.11477

пё[1/2] 1 2.5006 - 0.33778

пё[3/2] 1 2.17537 - 0.55356

пё[3/2] 2 2.43896 - 432333

пё[5/2] 2 2.40827 + 0.16734

пё[5/2] 3 2.38882 +33212

пё[7/2] 3 2.439 - 0.07345

пё[7/2] 4 2.47963 - 0.16225

Поправочный множитель д в формуле (14) можно представить в виде

п* - £ п* + 2£ = * ■ * п (17)

п п + 1

Функции О££,(п* ) и у = у££'(п*), а также коэффициенты а££;Ъ££ ;с££;а££ ;Р££!

взяты из таблиц [6]. Квантовый дефект рассматривался как линейная комбинация от безразмерной величины энергии ионизации уровня. В области положительных энергий эта величина соответствует энергии вылетающего

На 1

электрона * = ^ . (18)

4. Сечение фотоионизации Хе

Результаты расчёта сечений фотоионизации согласно (12) для ксенона (максимального значения в пороге) приведены в табл. 4.

Таблица 4

18 2

Максимальные значения сечений фотоионизации Хе, в единиц. 10" см .

.Переход I, Эв о(£=0) Переход I, Эв о(£=0)

б8[3/2]1^вр 3,69 1,8 78[3/2]!^ер 1,534 3,946

б8[3/2]2^вр 3,812 2,4 78[3/2]2^ер 1,565 6,944

6^[1/2]о^ер' 3,986 о,81 7s'[1/2]о^еp' 1,565 1,334

6в'[1/2]1^ер' 3,863 о,68 7s'[1/2]1^еp' 1,555 о,8о8

бр[1/2]о^е8 2,194 3,27 7р[1/2]о^5 1,112 14,55

6р[1/2]1^5 2,547 2,74 7р[1/2]^е8 1,225 11,9

бр[3/2]:^е8 2,338 2,52 7р[3/2]1^? 1,124 1о,6

6р[3/2]2^е8 2,3о6 2,6 7р[3/2]2^е8 1,131 9,55

6р[5/2]2^е8 2,441 2,54 7р[5/2]2^е8 1,173 11,76

6р[5/2]3^е8 2,4о6 2,73 7р[5/2]3^е8 1,158 1о,15

6р'[1/2]о^' 2,292 2,87 7р'[1/2]о^' 1,152 1о,76

6р'[1/2]!^' 2,346 2,631 7р'[1/2]!^' 1,152 3,61

6р'[3/2^^' 2,475 2,831 7р'[3/2^^' 1,177 14,67

6р'[3/2Ь^' 2,378 2,982 7р'[3/2Ь^' 1,15 13,99

6р[1/2]о^еа 2,194 27,5 7р[1/2]о^еа 1,112 87,2

6р[1/2]х^её 2,547 24,8 7р[1/2]!^еа 1,225 67,1

6р[3/2]!^еа 2,338 34,1 7р[3/2]^еа 1,124 12о,2

6р[3/2]2^еа 2,3о6 29,о5 7р[3/2]2^еа 1,131 9,83

6р[5/2]2^еа 2,441 27,9 7р[5/2]2^еа 1,173 8,36

6р[5/2]3^еа 2,4о6 29,8 7р[5/2]3^еа 1,158 9,27

6р'[1/2]о^' 2,292 15,9 7р'[1/2]о^^' 1,152 28,9

6р'[1/2]х^' 2,346 28 7р'[1/2]!^^' 1,152 85

6р'[3/2]х^' 2,475 27,1 1,177 8о,4

2,378 31,1 1,15 86,23

5а[1/2]о^ер 2,237 о,25 6а[1/2]о^ер 1,16 1,629

5ё[1/2]х^ер 2,21 о,41 6а[1/2]!^ер 1,148 2,24

5ё[3/2]х^ер 1,726 2,86 6а[3/2]^ер о,964 9,97

5а[3/2]2^ер 2,168 о,55 6а[3/2]2^ер 1,129 4,о1

5а[5/2]2^ер 1,97 14 6а[5/2]2^ер 1,о6 о,718

5а[5/2]3^ер 1,9о7 16,8 6а[5/2]3^ер 1,о3 о,879

5а[7/2]3^ер 2,о88 о,37 6а[7/2]3^ер 1,о89 5,2

5а[7/2]4^ер 2,184 о,45 6а[7/2]4^ер 1,Ю3 4,17

5^[3/2]^р' 1,826 2,о2 6d'[3/2]1^еp' 1,177 7,4

5а'[3/2]2^вр' 2,095 0,901 ба'[з/2ь^р' 1,08 7,51

5а'[5/2]2^вр' 2,132 1,21 ба'[5/2ь^р' 1,094 8,03

5d'[5/2]з^•sp' 2,058 1,34 ба'[5/2]3^р' 1,067 8,62

5а[1/2]0^^ 2,237 67 6а[1/2]0^^ 1,156 5,19

2,21 61,3 1,148 4,59

5а[3/2]!^Г 1,726 81,2 0,964 177,1

5а[3/2]2^^ 2,168 60 1,129 71,4

5а[5/2]2^^ 1,97 78,5 1,062 114,9

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5а[5/2]3^^ 1,907 77 1,026 141,5

5а[7/2]3^^ 2,088 49,3 1,089 11,12

2,184 61,5 6а[7/2]^^ 1,103 10,15

5а'[3/2]!^Р 1,826 2,02 6d'[3/2]1^sf 1,177 10,03

5а'[3/2]2^Г 2,095 90 6d'[3/2]2^sf 1,08 8,67

5d'[5/2]2^•sf 2,132 1,21 6d'[5/2]2^sf' 1,094 7,61

2,058 1,34 6d'[5/2]з^sf 1,067 9,9

Результаты расчёта сечений фотоионизации в приближении квантового дефекта по методу Берджесса-Ситона для ксенона представлены графически сплошными кривыми на представленных ниже рисунках.

Для массовых расчётов многоуровневой кинетики удобен способ с использованием формулы (10). Одно из значений На фиксируем как й®0, и ему будет соответствовать значение сечения <г0. Используя выражение На

< = <0

, которое следует из (10) можем получить значения сечений для

V На у

других энергий. Эти значения на рис. 1 представлены точками. Сечения фотоионизации для водорода могут на порядок величины превосходить значения сечений тяжёлых инертных газов. Оценки по формуле Крамерса дают такую же погрешность.

Автор выражает благодарность А.Ю. Гавриловой, М.Е. Кули-заде и Р.А. Мироновой за помощь в работе.

Библиографический список

1. Суржиков С.Т. Оптические свойства газов и плазмы. — М.: Из-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2оо4. - 575 с.

2. Физико-химическая кинетика и термодинамика. Справочник / Под ред. Г.Г.Черного и С.А. Лосева. Том 2. - М.: НИЦ механики, 2оо2. - 368 с.

3. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. - М.: Из-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2оо4. - 546 с.

4. Гаврилова А.Ю., Киселёв А.Г., Скороход Е.П. Диаграммы метаравновесных состояний тяжёлых инертных газов // Теплофизика высоких температур. 2о14. Т. 52. №2. С.174-185.

5. Справочник констант элементарных процессов с участием атомов, ионов, электронов, фотонов. - С-Пб.: Санкт-Петербургский государственный университет, 1994. - 336 с.

6. Грим Г. Спектроскопия плазмы. - М.: Атомиздат, 1969. - 452 с.

7. Скороход Е.П. Оптические свойства низкотемпературной ксеноновой плазмы: Дисс. канд. ф.-м.н. М: 1983.

8. Скороход Е.П. Спектроскопические методы исследования физико-химических и тепловых процессов в плазменных устройствах: Дисс. доктора техн. наук. М.: 2003.

9. Киселёв А.Г., Скороход Е.П. Многоконфигурационное приближение и матрица плотности // Труды МАИ, 2011, № 49: https://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=28183

10. Семиохин И.А. Элементарные процессы в низкотемпературной плазме. -М.: Изд-во МГУ, 1988. - 142 с.

11.Grechukhin D.P., Karpushkina,E.I. // J. Nucl. Energy, Part C. V.6. 1964. pp. 631.

12. Методы исследования плазмы / (Под ред. Лохте-Хольтгревена). - М.: Мир, 1971.- 552 с.

13. URL: http://physics.nist.gov; Atomic Physics; Atomic Spectra Database.

14. Гаврилова А.Ю., Скороход Е.П. Сечения и константы скоростей плазмохимичекских реакций инертных газов. - М.: Из-во МАИ, 2011. - 192 с.

15. Войницкий С.О., Скороход Е.П. Расчёт заселённостей аргона в проточной дуге // Труды МАИ, 2012, № 50: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=28694

16. Гаврилова А.Ю., Кули-заде М.Е. Скороход Е.П. Распределения возбуждённых состояний атомов в плазменной струе аргона // Труды МАИ, 2012, № 50: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=28604 http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=28604

17.Гидаспов В.Ю., Москаленко О.А. Численное моделирование инициирования детонации в керосино-воздушной газокапельной смеси падающей ударной волной // Труды МАИ, 2016, № 90:

http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=74647

18. Гидаспов В.Ю. Численное моделирование стационарных детонационных волн в смеси частиц алюминия с воздухом // Труды МАИ, 2о 11, № 49: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=28б05&PAGEN_2=3

19. Гидаспов В.Ю. Численное моделирование одномерного стационарного равновесного течения в детонационном двигателе // Труды МАИ, 2о15, № 83: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=б 1826

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.