Химическая физика, 2020, T. 39, № 4, стр. 3-10
Диссоциативное возбуждение нечетных секстетных уровней атома кобальта в столкновениях электронов с молекулами дибромида кобальта
Ю. М. Смирнов *
Национальный исследовательский университет “МЭИ”
Москва, Россия
* E-mail: SmirnovYM@mpei.ru
Поступила в редакцию 20.05.2019
После доработки 20.05.2019
Принята к публикации 22.07.2019
Аннотация
Экспериментально изучено диссоциативное возбуждение нечетных секстетных уровней атома кобальта при столкновениях электронов с молекулами дибромида кобальта. При энергии налетающих электронов 100 эВ измерены 53 сечения диссоциативного возбуждения; в пяти случаях имеют место бленды. В диапазоне энергий электронов 0–100 эВ зарегистрированы оптические функции возбуждения для переходов с десяти секстетных уровней CoI. Главной особенностью изученных уровней является большое время жизни, вследствие чего часть возбужденных атомов покидает поле зрения оптической системы, не излучая.
ВВЕДЕНИЕ
В связи с интенсивным развитием физики плазмы и плазменных технологий существенно возрастает значение моделирования плазмы как эффективного метода плазменных исследований. Возможности этого метода быстро возрастают вследствие постоянного увеличения производительности ЭВМ. Однако успешное проведение таких исследований в значительной мере зависит от того, насколько создаваемые компьютерные программы обеспечены достоверной базой данных о физических и химических характеристиках объектов, входящих в состав плазмы. Основными из таких характеристик являются радиационные (силы осцилляторов, вероятности переходов, времена жизни) и столкновительные (сечения различных типов столкновений).
В обзорной работе [1] была подробно проанализирована ситуация с информационным обеспечением математических моделей, применяемых для создания и совершенствования технологий полупроводниковых производств, базирующихся на использовании различных видов плазмы. Поскольку в современных плазменных устройствах, обеспечивающих создание элементной базы микроэлектроники, широко используются галогенсодержащие молекулы, главным образом содержащие фтор и хлор, основное внимание в [1] уделено сечениям столкновений электронов с молекулами этих классов. В обширной сводке [1, табл. 1] содержится как экспериментальная, так и теоретическая информация о шести типах процессов столкновений электронов с 37 молекулами, в основе которой лежат материалы 112 публикаций.
Таблица 1.
λ, нм | Переход | Jlow–Jup | Elow, см–1 | Eup, см–1 | Q100, 10–18 см2 | Qmax, 10–18 см2 | E(Qmax), эВ | OEF |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
(381.105 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 9/2–7/2 | 0 | 26 232) | $\left. \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right\}$0.099* | 0.124$\left\{ \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right.$ | 36 | 8 |
381.107 | 3d84s a2F–3d84py4G° | 7/2–5/2 | 7442 | 33 674 | – | – | ||
385.431 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 9/2–9/2 | 0 | 25 937 | 0.181* | 0.193 | 37 | 9 |
385.680 | 3d84s b4P–3d74s4p6P° | 5/2–5/2 | 15 184 | 41 104 | 0.15 | – | – | – |
389.998 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 7/2–5/2 | 816 | 26 449 | 0.185* | 0.20 | 83 | 7 |
390.993 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 9/2–11/2 | 0 | 25 568 | 3.88* | 4.21 | 58 | 10 |
(393.341 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 7/2–7/2 | 816 | 26 232) | 0.31* | 0.39 | 36 | 8 |
395.627 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6D° | 9/2–7/2 | 0 | 25269 | 0.46 | 0.74 | 27 | 1 |
396.860$\left\{ \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right.$ | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 5/2–3/2 | 1406 | 26 597 | $\left. \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right\}$0.062 | – | – | – |
3d84s a2D–3d84pz4P° | 5/2–5/2 | 16 778 | 41 968 | |||||
397.952 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 7/2–9/2 | 816 | 25 937 | 3.12* | 3.32 | 37 | 9 |
401.109 | 3d74s2a4F–3d74s4p6D° | 7/2–5/2 | 816 | 25 739 | 0.26 | – | – | – |
402.703 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 5/2–7/2 | 1406 | 26 232 | 2.25* | 2.80 | 36 | 8 |
403.302 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 3/2–3/2 | 1809 | 26 597 | 0.22 | – | – | – |
405.461 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6D° | 5/2–3/2 | 1406 | 26 063 | 0.20 | – | – | – |
405.720 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6G° | 3/2–5/2 | 1809 | 26 449 | 2.11* | 2.30 | 83 | 7 |
405.932 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6D° | 9/2–9/2 | 0 | 24 627 | 1.86* | 2.49 | 53 | 2 |
408.829 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6D° | 7/2–7/2 | 816 | 25 269 | 0.24 | 0.38 | 27 | 1 |
410.849 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6D° | 5/2–5/2 | 1406 | 25 739 | 0.135 | – | – | – |
410.966 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 9/2–7/2 | 0 | 24 326 | 0.145* | 0.173 | 70 | 4 |
419.071 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 9/2–9/2 | 0 | 23 855 | 4.61* | 5.03 | 44 | 5 |
419.843 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6D° | 7/2–9/2 | 816 | 24 627 | 0.61* | 0.82 | 53 | 2 |
422.995 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 5/2–3/2 | 1406 | 25 041 | 0.057 | – | – | – |
423.400 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 9/2–11/2 | 0 | 23 611 | 3.35* | 3.98 | 72 | 6 |
425.230 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 7/2–7/2 | 816 | 24 326 | 2.20* | 2.58 | 70 | 4 |
426.803 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 3/2–1/2 | 1809 | 25 232 | 0.185 | – | – | – |
428.578 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 5/2–5/2 | 1406 | 24 733 | 2.33* | 2.95 | 70 | 3 |
430.323 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 3/2–3/2 | 1809 | 25 041 | 0.24 | – | – | – |
436.103 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 3/2–5/2 | 1809 | 24 733 | 0.21* | 0.27 | 70 | 3 |
436.192 | 3d74s2a4F–3d74s4pz6F° | 5/2–7/2 | 1406 | 24 326 | 0.23* | 0.27 | 70 | 4 |
445.214 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 9/2–9/2 | 3482 | 25 937 | 0.14* | 0.15 | 37 | 9 |
448.159 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 7/2–5/2 | 4142 | 26 449 | 0.14* | 0.155 | 83 | 7 |
452.579 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 7/2–7/2 | 4142 | 26 232 | $\left. \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right\}$0.24* | 0.275$\left\{ \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right.$ | 36 | 8 |
452.652 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 9/2–11/2 | 3482 | 25 568 | 58 | 10 | ||
456.338 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 5/2–3/2 | 4690 | 26 597 | 0.078 | – | – | – |
458.694 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 7/2–9/2 | 4142 | 25 937 | 0.305* | 0.33 | 37 | 9 |
458.873 | 3d84s b4F–3d74s4pz6D° | 9/2–7/2 | 3482 | 25 269 | 0.22 | 0.35 | 27 | 1 |
459.435 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 5/2–5/2 | 4690 | 26 449 | $\left. \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right\}$0.36* | 0.39$\left\{ \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right.$ | 83 | 7 |
459.463 | 3d74s4pz4D°–3d84d e4D | 7/2–7/2 | 29 294 | 51 052 | – | – | ||
462.892 | 3d84s b4F–3d74s4pz6D° | 7/2–5/2 | 4142 | 25 739 | 0.16 | – | – | – |
464.082 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 5/2–7/2 | 4690 | 26 232 | 0.185* | 0.23 | 36 | 8 |
464.515 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 3/2–3/2 | 5075 | 26 597 | 0.088 | – | – | – |
467.725 | 3d84s b4F–3d74s4pz6G° | 3/2–5/2 | 5075 | 26 449 | $\left. \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right\}$1.14* | 1.24$\left\{ \begin{gathered} \hfill \\ \hfill \\ \end{gathered} \right.$ | 83 | 7 |
467.749 | 3d84s b4F–3d74s4pz6D° | 5/2–3/2 | 4690 | 26 063 | – | – | ||
472.794 | 3d84s b4F–3d74s4pz6D° | 9/2–9/2 | 3482 | 24 627 | 3.04* | 4.08 | 53 | 2 |
473.205 | 3d84s b4F–3d74s4pz6D° | 7/2–7/2 | 4142 | 25 269 | 0.40 | 0.64 | 27 | 1 |
479.637 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 9/2–7/2 | 3482 | 24 326 | 0.24* | 0.29 | 70 | 4 |
485.197 | 3d74s2b2P–3d74s4p6P° | 3/2–5/2 | 20 500 | 41 104 | 0.21 | – | – | – |
490.713 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 9/2–9/2 | 3482 | 23 855 | 0.23* | 0.245 | 44 | 5 |
491.240 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 5/2–3/2 | 4690 | 25 041 | 0.093 | – | – | – |
495.318 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 7/2–7/2 | 4142 | 24 326 | 0.52* | 0.62 | 70 | 4 |
495.968 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 3/2–1/2 | 5075 | 25 232 | 0.23 | – | – | – |
496.659 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 9/2–11/2 | 3482 | 23 611 | 1.31* | 1.55 | 72 | 6 |
498.785 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 5/2–5/2 | 4690 | 24 733 | 0.96* | 1.22 | 70 | 3 |
500.729 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 3/2–3/2 | 5075 | 25 041 | 0.23 | – | – | – |
508.571 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 3/2–5/2 | 5075 | 24 733 | 0.57* | 0.72 | 70 | 3 |
509.129 | 3d84s b4F–3d74s4pz6F° | 5/2–7/2 | 4690 | 24 326 | 0.37* | 0.44 | 70 | 4 |
559.848 | 3d84s b2G–3d74s4p6P° | 9/2–7/2 | 23184 | 41 041 | 0.16 | – | – | – |
Появление столь обширных данных вызвано потребностями развития полупроводниковых технологий. Однако развитие других возможных практических приложений, а также потребности фундаментальной науки требуют проведения аналогичных исследований характеристик других молекул и других процессов. В частности, в последние три десятилетия выполняется цикл работ по систематическому изучению диссоциативного возбуждения молекул галогенидов металлов (следует отметить, что в обзорном материале [1, табл. 1] диссоциативное возбуждение полностью отсутствует).
Между тем уже во время публикации работы [1] и в последующие годы все более широкое применение находит пучковая плазма, в которой энергия электронов задается параметрами внешнего источника питания и может быть весьма высокой, вплоть до формирования релятивистских пучков. В пучковой плазме диссоциативное возбуждение может осуществляться не только первичными электронами пучка, но и электронами каскада. Этот процесс чрезвычайно мало изучен теоретически: в единственной теоретической работе [2] весьма подробно изучено диссоциативное возбуждение молекул H2 и D2. В то же время экспериментально изучено диссоциативное возбуждение для значительного числа молекул галогенидов металлов, в частности для дигалогенидов металлов группы железа. Диссоциативное возбуждение хлоридов железа, кобальта, никеля изучено довольно подробно, тогда как этот процесс для бромидов значительно менее исследован. Конкретно, в случае дибромида кобальта изучено диссоциативное возбуждение четных секстетных состояний [3], а также нечетных дублетных S-, P-, D-уровней [4].
В настоящей работе метод протяженных пересекающихся пучков с регистрацией оптического излучения возбужденных частиц использован для изучения диссоциативного возбуждения нечетных секстетных состояний атома кобальта в столкновениях электронов с молекулами дибромида кобальта. Аппаратурная реализация и методика проведения эксперимента с использованием метода протяженных пересекающихся пучков подробно изложены в недавних работах [5, 6] и их повторение в излагаемой работе излишне. Укажем здесь лишь основные условия проведения эксперимента непосредственно с дибромидом кобальта.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
В отличие от многих других молекул дибромид кобальта мало гигроскопичен и поэтому не нуждается в процедуре предварительного обезвоживания. При помещении CoBr2 в танталовый тигель и нагреве внешней поверхности тигля электронным лучом до температуры T = 1000 К концентрация молекул в зоне пересечения молекулярного и электронного пучков достигала n = 6.8 · 1010 см–3. Электронный луч расфокусировался до диаметра ~40 мм с целью получения более однородного температурного поля и исключения локальных перегревов. Плотность тока электронного пучка во всем рабочем диапазоне энергий электронов 0–100 эВ не превосходила 0.8 мА/см2. Спектральное разрешение установки было около 0.1 нм в исследованном диапазоне длин волн λ = 230–570 нм.
По данным справочника [7] молекула CoBr2, как и родственные ей молекулы FeBr2 и NiBr2, соответствует точечной группе симметрии (D∞h) с межъядерным расстоянием rCo–Br = (2.32) Å (характеристики, помещенные в круглые скобки, являются предположительными или оцененными для молекул FeBr2 и CoBr2, тогда как для молекулы NiBr2 они установлены достоверно).
В процессе испарения молекул из тигля имеет место их термическое возбуждение, вследствие чего последующее диссоциативное возбуждение происходит не только из наинизшего колебательно-вращательного уровня основного электронного состояния, но и из других низколежащих колебательно-вращательных уровней. Согласно данным работы [2], сечения диссоциативного возбуждения существенно зависят от колебательного квантового числа v' исходного состояния молекулы. Особенно значительно эта зависимость проявляется для наиболее низко расположенных колебательных уровней с v' = 0–3, и этот факт должен учитываться при сравнении экспериментальных результатов с теоретическими (при появлении последних).
Фундаментальные частоты характеристических колебаний молекулы CoBr2 составляют ν1 = = (206) см–1, ν2 = (40) см–1, ν3 = 396 ± 10 см–1 [7]; колебание с частотой ν2 является двукратно вырожденным. Очевидно, при температуре испарения 1000 К для колебания ν3 заселенность при увеличении v' убывает наиболее быстро; согласно оценке, сделанной в предположении справедливости распределения Больцмана, отношение заселенностей двух соседних уровней в этом случае составляет 0.567. При столь быстром убывании заселенности с увеличением v' на самых нижних уровнях с v' = 0–3 находятся 94.2% от полного числа молекул в пучке: v' = 0 – 45.5%, 1 – 25.8, 2 – 14.6, 3 – 8.3. Именно перераспределение молекул по этим уровням при изменении температуры наиболее существенно влияет на парциальный вклад возбуждения с каждого из исходных уровней в экспериментально определяемое сечение диссоциативного возбуждения.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Эмиссионный оптический спектр, возникающий при столкновениях молекул дибромида кобальта с электронами, имеющими энергию 100 эВ, зарегистрирован в диапазоне длин волн λ = 230–570 нм. Наряду с наиболее интенсивными спектральными линиями атома и однозарядного иона кобальта, на этом же участке спектра расположены спектральные полосы монобромида кобальта, относящиеся к системам A, B, C, D (λ = 433–461 нм) [8] и E, F, G, H, I (λ = 467–560 нм) [9]; в условиях нашего эксперимента как спектральные линии CoII, так и спектральные полосы CoBr не обнаружены. Далее представлены результаты, относящиеся к возбуждению нечетных секстетных термов 6P°, z6D°, z6F°, z6G°. Зависимость сечений от энергии возбуждающих электронов (оптические функции возбуждения, (ОФВ)) зарегистрирована для переходов с десяти уровней. Для переходов с уровней 6P°, ${{z}^{6}}D_{{3{\text{/}}2,\,\,5{\text{/}}2}}^{^\circ },$ ${{z}^{6}}F_{{{\text{1/2,}}\,\,{\text{3/2}}}}^{^\circ },$ ${{z}^{6}}G_{{{\text{3/2}}}}^{^\circ },$ т.е. для переходов с наименьшими значениями L и J, достаточно надежная регистрация ОФВ оказалась невозможной.
Полученные результаты измерений с добавлением необходимой спектроскопической информации представлены в табл. 1, где указаны длины волн λ; переходы; квантовые числа полного момента электронной оболочки для нижнего, Jlow, и верхнего, Jup, уровней; энергии нижнего, Elow, и верхнего, Eup, уровней; значения сечений при энергии налетающих электронов 100 эВ, Q100; значения сечений в максимуме ОФВ, Qmax; положение максимума E(Qmax). Числа в столбце OEF соответствуют нумерации кривых на рис. 1. Справочные спектроскопические данные приведены согласно работе [10], содержащей наиболее точные и надежные спектроскопические характеристики CoI на начало 2019 года. Однако в ней отсутствуют две линии, расположенные в ближнем ультрафиолете. В настоящей работе они классифицированы с использованием данных об уровнях атома кобальта из работы [10] как происходящие с общего уровня E = = 26 232 см–1; при этом рассчитаны точные значения длин волн λ = 381.105 и 393.341 нм. Полученные таким образом характеристики в столбцах 1–5 табл. 1 заключены в круглые скобки.
В табл. 1 присутствуют пять наборов смешанных состояний. В двух случаях верхние уровни обоих компонентов являются секстетами, еще в трех случаях верхний уровень одной из компонент является квартетом. К сожалению, информация об интенсивностях линий, приведенная в [10], не может быть использована для разделения компонент, поскольку условия возбуждения атомов в настоящей работе и в [10] существенно различаются.
Атом кобальта не имеет четных секстетных уровней, расположенных ниже E = 45000 см–1. Все переходы, представленные в табл. 1, кроме трех переходов с уровней 6P°, оканчиваются на квартетных уровнях основного состояния 3d74s2a4F или на квартетных уровнях низколежащего метастабильного состояния 3d8(3F)4s b4F. Поэтому все переходы с уровней z6D°, z6F°, z6G° оказываются интеркомбинационными и вследствие этого долгоживущими, так что времена жизни этих уровней близки к времени пролета атомов кобальта сквозь пространство столкновений. В результате этого часть атомов, возбужденных электронным ударом, проходит сквозь пространство столкновений не излучая и теряет энергию возбуждения на поверхности коллектора атомов.
Такая ситуация впервые возникла в наших экспериментах при изучении возбуждения нечетных октетных уровней атома марганца [11]. В этой работе мной впервые был введен поправочный множитель для сечения возбуждения, учитывающий безызлучательное девозбуждение части атомов на поверхности коллектора:
(1)
$\eta = \frac{Q}{{Q{\text{*}}}} = \frac{1}{{1 - \left( {{{{v}\tau } \mathord{\left/ {\vphantom {{{v}\tau } L}} \right. \kern-0em} L}} \right)(1 - {{e}^{{ - L/{v}{\tau }}}})}}.$Здесь Q – истинное значение сечения, учитывающее уход части возбужденных атомов на коллектор; Q* – сечение возбуждения, измеренное по числу квантов, излучаемых возбужденными атомами в пределах поля зрения оптической системы; v – средняя скорость атомов; τ – время жизни возбужденного уровня; L – пролетное расстояние для атомов в поле зрения оптической системы. Предполагается, что скорость атомов после диссоциации не отличается от скорости исходной молекулы.
Радиационные времена жизни уровней атома кобальта измерены во многих работах (см., например, работы [12, 13]). Однако в этих работах рассматривались уровни, расположенные выше E = 28345 см–1. В качестве альтернативы для определения τ нечетных секстетных уровней могут быть использованы сведения о вероятностях переходов Aki, поскольку
Хотя данные об Aki для нечетных секстетных уровней CoI весьма ограниченны, поправочный множитель η может быть рассчитан для обсуждаемых секстетных уровней, имеющих значения J > 3 (кроме терма z6D°).
Соответствующие материалы представлены в табл. 2. Наиболее ранние значения Aki для нечетных секстетных уровней атома кобальта получены в монографии [14]; хотя точность определения абсолютных значений Aki в работе [14] признается довольно низкой, погрешность относительных значений в ней сравнительно невелика. Позднее в компиляции [15] приведены два значения Aki со ссылкой на частное сообщение (Cardon B.L. and Smith P.L., 1978). Кроме того, в настоящее время в базу данных NIST [16] включены данные из компиляции [17] для тех же двух линий, которые приведены в [15].
Таблица 2.
Терм | J | E, см–1 | Aki, 106 с–1 | τk, мкс | η | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
[15] | [14] | [16] | ветвл. | Σ Aki | |||||
z6D° | 1/2 | 26 250 | |||||||
3/2 | 26 063 | ||||||||
5/2 | 25 739 | ||||||||
7/2 | 25 269 | ||||||||
9/2 | 24 627 | 0.21 | 0.28 | 0.0135 | 74 | 4.23 | |||
z6F° | 1/2 | 25 232 | |||||||
3/2 | 25 041 | ||||||||
5/2 | 24 733 | 0.28 | 0.305 | 0.0147 | 68 | 4.02 | |||
7/2 | 24 326 | 0.62 | 0.70 | 0.034 | 29.4 | 2.16 | |||
9/2 | 23 855 | 0.86 | 0.88 | 0.0425 | 23.4 | 1.90 | |||
11/2 | 23 611 | 0.20 | Blend. | 0.0097 | 103 | 5.50 | |||
z6G° | 1/2 | 26 597 | |||||||
3/2 | 26 449 | 0.52 | 0.60 | 0.029 | 34.5 | 2.42 | |||
5/2 | 26 232 | 1.2 | 1.46 | 0.071 | 14.1 | 1.48 | |||
7/2 | 25 937 | 0.24 | 1.8 | 0.088 | 2.16 | 0.105 | 9.5 | 1.31 | |
9/2 | 25 568 | 0.19 | 2.3 | 0.11 | Blend. | 0.111 | 9.1 | 1.28 | |
11/2 | 25 138 |
Как видно из табл. 2, относительные значения Aki в [15] и в [17] существенно различаются, тогда как в [14] и в [17] их различие весьма мало. При этом абсолютные значения Aki в [14] и в [17] различаются в 20.7 раза. В [14] измерены Aki лишь для наиболее интенсивных переходов с каждого из секстетных уровней, тогда как в настоящей работе для большинства уровней зарегистрировано ветвление. В столбце “ветвл.” в табл. 2 представлены значения Aki из [14] с учетом поправки на ветвление. В столбце ΣAki даны окончательные значения полных вероятностей переходов, учитывающие как ветвление, так и вышеупомянутое различие масштабов в [14] и в [17] в 20.7 раза. В предпоследнем столбце приведены значения τk, рассчитанные по соотношению (2), а в последнем – значения поправочного коэффициента η. Сечения, данные с учетом этого коэффициента, отмечены в табл. 1 звездочками.
Парциальная диаграмма состояний атома кобальта с исследованными переходами представлена на рис. 2. Для упрощения рисунка секстетные (верхние) термы показаны блоками без расщепления по J, тогда как нижние (квартетные) изображены с расщеплением; значения J даны на поле рисунка рядом с уровнями. Вертикальные штриховые линии разделяют состояния, различающиеся по четности. Все обозначения конфигураций и большинство обозначений термов расположены под осью абсцисс.
Как видно в табл. 1 и на рис. 2, все зарегистрированные переходы с исследованных уровней являются интеркомбинационными; они оканчиваются на наиболее низко расположенных квартетных уровнях 3d74s2a4F и 3d8(3F)4s b4F. Появление интеркомбинационных переходов c изученных в данной работе секстетных уровней не имеет альтернативы, поскольку у атома кобальта отсутствуют четные секстетные уровни, расположенные ниже нечетных секстетов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Процессы диссоциации с одновременным образованием возбужденных продуктов диссоциации (диссоциативное возбуждение) до недавнего времени могли быть объектом рассмотрения лишь для фундаментальной науки; в традиционных видах разряда их роль была ничтожно мала из-за низкого значения средней энергии электронов. В настоящее время существенно возрастает применение разрядов, в которых средняя энергия электронов значительно выше, чем в дуговом разряде (плазма с возбуждением пучком быстрых электронов, магнетронный разряд и др.). Хотя теоретические исследования диссоциативного возбуждения крайне малочисленны, в современном эксперименте созданы техника и методика, позволяющие проводить систематические исследования этого процесса и получать значительные массивы данных о сечениях.
Список литературы
Huo W.M. and Kim Y.-K. // IEEE Transactions in Plasma Science. 1999. V. 27. № 5. P. 1225.
Celiberto R., Lamanna U.T., Capitelli M. // Phys. Rev. A. 1994. V. 50. № 6. P. 4778.
Смирнов Ю.М. // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 11. С. 3.
Смирнов Ю.М. // Хим. физика. 2016. Т. 35. № 12. С. 15.
Smirnov Yu.M. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2015. V. 48. № 16. 165204.
Smirnov Yu.M. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2016. V. 49. № 17. 175204.
Краснов К.С., Филиппенко Н.В., Бобкова В.А. и др. // Молекулярные постоянные неорганических соединений. Справочник. Л.: Химия, 1979. С. 140.
Rao S.V.K., Rao P.T. // Indian J. Phys. 1962. V. 36. № 12. P. 609.
Rao N.V.K., Reddy Y.P., Rao P.T. // Indian J. Pure & Appl. Phys. 1972. V. 10. № 5. P. 389.
Pickering J.C., Thorne A.P. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 1996. V. 107. № 2. P. 761.
Мельников В.В., Смирнов Ю.М., Шаронов Ю.Д. // Оптика и спектроскопия. 1981. Т. 51. № 5. С. 762.
Wang X.-H., Qi Yu, Li Q., Gao Y., Dai Z.-W. // Monthly Notices Roy. Astronom. Soc. 2018. V. 475. № 2. P. 1881.
Nitz D.E., Kunau A.E., Wilson K.L., Lentz L.R. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 1999. V. 122. P. 557.
Корлисс Ч., Бозман У. Вероятности переходов и силы осцилляторов 70 элементов. М.: Мир, 1968. С. 48.
Fuhr J.R., Martin G.A., Wiese W.L., Younger S.M. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1981. V. 10. № 2. P. 305.
Kramida A., Ralchenko Yu., Reader J. and NIST ASD Team (2018). NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.6.1). Available: https://physics.nist.gov/asd [2019, March 19]. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD. https://doi.org/10.18434/T4W30F
Fuhr J.R., Martin G.A., Wiese W.L. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1988. V. 17. Suppl. 4. P. 1.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Химическая физика