Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

СЕРИАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В СПЕКТРАХ ВОЗБУЖДЕНИЯ He, Ne И Ar ПРИ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИММЕТРИЧНЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ

Курсков С.Ю., Кашуба А.С.

В данной работе представлены результаты экспериментального исследования сечений возбуждения спектральных линий He I, Ne I и Ar I в зависимости от главного квантового числа при энергии соударения 450 эВ (с.ц.м.).

Измерения сечений возбуждения при взаимодействии пучка быстрых атомов с газовой мишенью выполнены методами оптической спектроскопии с помощью автоматизированного экспериментального комплекса на базе персонального компьютера и программно-управляемой системы КАМАК [1, 2]. Схема установки приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема установки: 1 – газоразрядный ионный источник; 2 – многоканальная камера перезарядки; 3 – газовая мишень; 4 – детектор быстрых атомов; 5 – система регистрации оптического излучения

Нейтральные атомы гелия, неона и аргона получались путем симметричной резонансной перезарядки на собственном газе в каналах вытягивающего электрода газоразрядного источника ионов. Плотность потока быстрых частиц в камере столкновений достигала 1016 част/(м2с). Угловая расходимость пучка не превышала 3·10-4 ср. Интенсивность атомного пучка определялась по вторичной электронной эмиссии с поверхности конического электрода детектора быстрых частиц. Давление газа-мишени в камере столкновений контролировалось с помощью ионизационного манометрического преобразователя. Давление газовой мишени в камере столкновений было равно 4.5·10-1 Па, давление остаточного газа не превышало 3·10-4 Па. Рабочее давление газа в ионном источнике варьировалось в диапазоне от 10 до 20 Па. Излучение атомов регистрировалось монохроматором МДР-2 с ФЭУ-106 в режиме счета фотонов. Оптическая ось системы регистрации была перпендикулярна к атомному пучку, поэтому возбужденные частицы пучка и мишени не различались. Поляризация излучения не учитывалась. Измерение абсолютной чувствительности спектрометрической системы проводилось с помощью светоизмерительной лампы по стандартной методике.

Известно, (см., например, [3]) что при взаимодействии атомных частиц типа

и фиксированной энергии столкновения сечения одноэлектронного возбуждения атомной частицы для каждой серии

s(n) ~ n – 3.

Однако, как показала обработка полученных данных методом наименьших квадратов, сечения возбуждения не описываются этой зависимостью. Оказалось, что при фиксированной энергии соударения сечения возбуждения линий в сериях инертных газов зависят от главного квантового числа следующим образом:

 

s(n) ~,

где a характеризует сериальную зависимость и в зависимости от рода газа и значения n изменяется в интервале от 3 до 17.

Таблица 1. Зависимость сечений возбуждения спектральных линий в сериях Ne I от главного квантового числа при энергии столкновения 450 эВ

Переходы

a

n

a

n

3s[3/2]np[5/2]

11.1±1.6

3–5

3.5

6,7

3s[3/2]np[5/2]

12.1±1.5

3–5

-

-

3s[3/2]np[3/2]

9.6±1.2

3–5

3.2±0.1

6–8

3s[3/2]np[3/2]

9.5±1.3

3–5

3.7

6,7

3s[3/2]np´[3/2]

7.8±1.2

3–5

-

-

3s[3/2]np´[1/2]

9.5±1.5

3–5

-

-

3s´[1/2]np´[1/2]

7.7±1.3

3–5

-

-

Таблица 2. Зависимость сечений возбуждения спектральных линий в сериях Ar I от главного квантового числа при энергии столкновения 450 эВ

Переходы

a

4s’[1/2]np’[1/2]

12±1

4s [3/2]np [1/2], 4s[3/2]np[5/2]

17±3

4s’[1/2]np’[3/2], 4s[3/2]np[5/2]

16±3

4s’[1/2]np’[1/2], 4s[3/2]np[3/2], 4s[3/2]np[3/2]

14±3

В случае He I значение a (как параметра аппроксимирующих зависимость ln(n) прямых) для серий 31,3P–n1,3S, 31,3S–n1,3P и 31,3P–n1,3D достигает 6 при n в интервале 3–6, а при больших n стремится к 3 [4].

Аналогичное поведение демонстрируют сечения возбуждения Ne и Ar, однако в этом случае параметр a при малых n значительно больше. В табл. 1 представлены значения a для серий Ne I в интервалах главных квантовых чисел 3–5 и 6–8. В табл. 2 приведены данные для Ar I (все значения a получены для интервала главных квантовых чисел 4–6). Очевидно, что при переходе от гелия к аргону значение a для нижних уровней увеличивается.

В заключение отметим, что при малых n полученные результаты противоречат известным теоретическим данным. Последнее указывает на необходимость развития теории взаимодействия многоэлектронных атомов, так как существующие представления не описывают наблюдаемых закономерностей. Можно также утверждать, что с увеличением атомной массы и числа электронов сталкивающихся атомов величина a для нижних уровней возрастает.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Кашуба А.С., Курсков С.Ю., Хахаев А.Д. Экспериментальный комплекс для изучения процессов возбуждения при атом-атомных и ион-атомных столкновениях // Фундаментальные исследования. 2005. № 3. С. 29–30.

2. Кашуба А.С., Курсков С.Ю. Распределенная система управления физическим экспериментом // Информационные технологии моделирования и управления. 2006. № 9 (34). С. 1166–1171.

3. Бородин В.М. Связь между сечениями ионизации и возбуждения атомов при медленных столкновениях // Вопросы теории атомных столкновений. Ленинград: Изд-во ЛГУ, 1986. С. 72–82.

4. Курсков С.Ю., Хахаев А.Д. Спектроскопическое исследование процессов возбуждения в пучке атомов гелия // Известия АН СССР. Сер. физическая. 1989. Т. 53. Вып. 9. С. 1689-1696.


Библиографическая ссылка

Курсков С.Ю., Кашуба А.С. СЕРИАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В СПЕКТРАХ ВОЗБУЖДЕНИЯ He, Ne И Ar ПРИ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИММЕТРИЧНЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 5. – С. 72-74;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3122 (дата обращения: 21.01.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074