Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
В результате изотопического сдвига и сверхтонкого расщепления линия ртути о Аг = 253,7 нм оказываетоя расщепленной на деоять компонент: пять четных изотопов о атомными мао-
220
сами 196, 198, 200, 202 , 204 дают пять компонент, а два нечетных изотопа о массами 199 и 201 дают еще пять компонент; соответственно две и три (рис.6.1). Концентрации компонент сверхтонкой отруктуры можно полагать пропорциональными их отатиоти-чеоким весам [69, 75].
202
"4rw5,7%
g = 2 wHff6,7%
201HjT5,, 6,6%
•300 -200
НЄ29,5%
200
-100 _i_
Hg23,3%
1MHff10,1% нгздіі,5%
201,
100
196Hg 0,15% 200 300
201,
= 2
-354-329 -350
-179
136168 Ш
390 369
Рис .6.1.
При температуре стенок разрядной трубки 300 + 350 К полуширина доплеровокой чаоти фойгтовского контура линии поглощения любой изотопной компоненты ооставляет величину (32 + 36) * х кг3 ом"-1*. Раоотояние между компонентами изотопов 204, 199 (I в 1/2) и 201 (I = 5/2) составляет 4•1O*3 и 21-І0П3 ом"1 соответственно. Поэтому указанные три компоненты могут быть объединены в одну о суммарной относительной концентрацией 0,1907. Компоненты изотопов 201 (I = 3/2) и 198 аналогичным образом можно объединить в одну о относительной концентрацией 0,1446 и компоненты изотопов 201 (I в 1/2) и 199 (I = 3/2) - также в одну о относительной концентрацией 0,1343. Окончательно получаем шесть компонент (расстояние между ними 100•ICT3 ом"1) о относительными концентрациями [Yj) « (0,1907; 0,2979 ; 0,2313; 0;1443 ; 0,0015; 0,1343}, которые моїут перекрыватьоя на крыль-
221
ях контура линии поглощения э^(а>). Разделение опектра поглощения (и излучения) на неоколько групп о относительно малым перекрытием приводит фактически к возникновению не скольких "каналов" выхода резонаноного излучения из объема плазмы,Обогащение ртути изотопом *^Hg, относительна)! концентрация которого в естественной ртути составляет 0,0015, добавляет еще один канал выхода излучения, поэтому можно ожидать, что такое обогащение уменьшит степень пленения резонаноного излучения и, следовательно, повысит оветовую отдачу плазмы.
Завиоимооть интеноивнооти резонансного излучения от изотопного оостава ртути в случае неперекрывающихся компонент сверхтонкой отруктуры
Для определения интеноивнооти резонансного излучения ртути о длиной волны 253,7 нм необходимо раосчитать заоеленнооти каждой из шеоти приведенных нами компонент 63P1 ооотоянии ртути. В интересующих нао условиях основными процессами возбуждения 63P1-oooтояний, как мы уже выяснили в гл.1, являются прямое возбуждение из основного соотояния 61S0 и перемешивание о 63F^ 2-ооотояниями при столкновениях о электронами, основными процессами разрушения являются высвечивание резонаноной линии и тушение ооотоянии 63J^ электронным ударом. Кроме того, необходимо учеоть процеосы перемешивания всех шести компонент благодаря резонаноной передачи возбуждения [102], например при реакциях типа
^?«?)+*??»?) 196Hg(61S0H200Hg(S3P1). (6.1)
В принципе необходимо было бы учесть и перемешивание между сверхтонкими компонентами каждого нечетного изотопа, которое может иметь меото при столкновениях о атомами инертного газа. Однако в силу того, что концентрации этих компонент, как мы уже отмечали, пропорциональны их отатистическим весам, оператор перемешивания компонент сверхтонкой структуры при указанных столкновениях тождественно равен нулю.
222
В случае разряда постоянного тока система уравнений для определения на оои разряда будет иметь вид
цФ + ЩкФшЯ^ z;.j?/>-J^ (6.2)
?-1, i-l, г
Здесь индеко f обозначает принадлежность характеристики к /-му изотопу ртути; $0) и W - вероятности излучательного и безызлучательного (при столкновениях о электронами) разрушения резонаноных атомов ртути (ом. в гл.1 формулы (1.50) и (1.36)); ссФ - плотнооть электронного возбуждения 63P1-состояний } -го изотопа (см.в гл.1 формулу (1.37)); zjfr =^<?^ -скорость реакции типа (6.1); va - тепловая скорость атомов ртути; Qfi - сечение реакции. По порядку величины площадь оечений <?ji равна 1СГ13 ом2 [102]. Взаимодействие магнитного момента ядра о электронной оболочкой атома весьма слабое, о чем свидетельствует малая величина сверхтонкого рао-щепления резонаноной линии о Лг = 253.7 нм изотопов ртути о атомными маооами 199 и 201. Для четных изотопов это взаимодействие просто равно нулю. Следовательно, вполне допустимо полагать, что различия в характеристиках атомных ядер изотопов ртути не повлияют на вероятности реакций типа (6.1). Поэтому, как и в работе [102], будем очитать оечения <J*t одинаковыми и равными: Q4x = 10"*^3 см2.
Используя соотношения (1.39). (1.38). легко предота-вить плотнооть электронного возбуждения в виде
где G(Hq1S) - некая функция, зависящая от концентрации электронов (ле) и их средней энергии (е ) и характеризующая рождение б^-состояний при столкновениях о электронами. Для исследования влияния изотопного ооотава ртути на выход резонансного излучения из плазмы конкретный вид этой функции не важен, существенно только то, что она не зависит от изотопного соотава ртути.
