Анализ эффективностей процессов захвата электронов ионами в ридберговские состояния и неупругих переходов n n-=SUP=--=/SUP=- в плазме смесей инертных газов

Abstract

We have carried out the comparative analysis of the efficiencies of resonant and non-resonant mechanisms of electron capture by ions into Rydberg states of atoms, Xe(n), and the inelastic n → n′ transitions between the highly-excited states in the plasmas of rare gas mixtures, Rg/Xe, containing atomic, Xe$^{+}$, and molecular, RgXe$^{+}$ and Xe$_{2}^{+}$, ions (Rg = Ne, Ar and Kr, [Xe]≪[Rg]). The rate constants of resonant electron capture by Xe$^{+}$ ions in ternary collisions with rare gas atoms, Rg($^{1}S_{0}$), and dissociative recombination of heteronuclear, RgXe$^{+}$, and homonuclear, Xe$_{2}^{+}$, ions were evaluated on the basis of the original approach within the framework of the theory of non-adiabatic transitions between electronic terms of RgXe$^{+}+e$ system. For the alternative mechanism of the three-body electron capture by Xe$^{+}$ ions in collisions with Ne, Ar and Kr atoms the calculations of the rate constants were carried out in the impulse approximation by taking into account both short-range and polarization electron-atom interactions. The rate constants of the three-body electron capture by ions and n → n′ transitions in collisions with electrons were calculated on the basis of the well-known theoretical models. We have determined the ranges of plasma ionization degree and electronic and gas temperatures as well as the principal quantum number of Xe atom which correspond to situations when the resonant free-bound and bound-bound transitions of electron play a key role.

Прямое Диссоциативное Возбуждение Гетероядерных И Гомоядерных Ионов Инертных Газов Электронным Ударом

“…Поскольку обе реакции (1) и (2) приводят к разрушению молекулярного иона, представляет интерес получить простое выражение для суммарной константы скорости, α tot = α dr + α de , резонансной диссоциации. Формула для константы скорости, α dr n (T e , T ) [cm 3 s −1 ], резонансного захвата электрона на ридберговский уровень n в процессе (1) приведена в работе [50]. Константа скорости диссоциативной рекомбинации на все уровни n рассчитывается путем суммирования констант скоростей захвата α dr n (T e , T ) на отдельные уровни: α dr (T e , T ) = n α dr n (T e , T ).…”

“…Формула для дифференциальной константы скорости, dα de (T e , T, ε ′ )/dε ′ , исследуемого в данной работе процесса ДВ непосредственно следует из (29) после замены порядка интегрирования и с использованием соотношения ε ′ = ε − ω. Аналогичная формула для величины dα dr (T e , T, ε ′ )/dε ′ может быть выведена с помощью выражения (36), а также формул (30) и (31) из нашей недавней статьи [50] для константы скорости, α dr n (T e , T ), захвата электрона в заданное ридберговское состояние n. Результирующее выражение для дифференциальной константы скорости, dα tot /dε ′ [cm 3 s −1 erg −1 ], резонансной диссоциации выглядит следующим образом: (38) по энергии электрона ε ′ приводит к полученной в данной работе формуле (33) для суммарной константы скорости α tot (T e , T ) процессов ДВ и ДР. Сделанное после формулы (33) замечание относительно необходимости замены нижнего предела интегрирования по R ω с нуля на R 0 при учете движения ядер лишь по классически разрешенной области остается в силе и здесь.…”

“…Расчеты выполнены с учетом конкретной структуры и симметрии электронных термов указанных ионов, а также характера взаимодействия внешнего и внутренних электронов в квазимолекулах RgXe + + e и Rg + 2 + e. Это приводит к существенно отличающимся друг от друга величинам матричных элементов перехода и соответственно к различным значениям безразмерного параметра неадиабатической связи, Ŵ ε→ε ′ , для изучаемых здесь гетероядерных и гомоядерных систем (см. формулы (5), (32) и результаты нашей недавней работы [50] по процессу ДР).…”

“…Более того, в настоящее время отсутствуют экспериментальные и теоретические данные по сечениям и константам скоростей процессов диссоциативного возбуждения гетероядерных ионов инертных газов. Эти данные требуются для получения самосогласованной физической картины процессов распада молекулярных ионов в плазме смесей инертных газов наряду с полученными недавно данными [49][50][51] по сечениям и константам скоростей конкурирующего процесса диссоциативной рекомбинации ионов RgXe + (Rg = He, Ne, Ar, Kr).…”

“…2 + e и BA + + e в комбинации с приближением квазинепрерывного спектра для колебательно-вращательных уровней. Аналогичный подход использовался нами при расчете интегрального вклада всех vJ-уровней иона в усредненные по больцмановскому распределению сечения фотодиссоциации и коэффициент фотопоглощения, обусловленный свободно-свободными переходами [52], а также при рассмотрении процесса ДР молекулярных ионов с образованием невозбужденного и ридберговского атомов [49][50][51]. Применение подобного подхода позволит получить полуаналитические выражения для сечения и константы скорости ДВ в условиях сильного возбуждения колебательно-вращательного квазиконтинуума.…”