Метод оптической актинометрии

Рассмотрим более подробно метод оптической актинометрии. Метод оптической актинометрии заключается в измерении интенсивности светового излучения, сопровождающего ПХТ материалов, и позволяющего при этом судить о наличии тех или иных радикалов, атомных и молекулярных ионов.

Возникновение светового излучения при ПХТ связано с образованием в плазме возбужденных частиц атомов и молекул рабочего газа. Возбуждение означает перевод атомов или молекул газа в более высокое энергетическое состояние. Время нахождения молекулы в возбужденном состоянии — несколько наносекунд. Снятие возбуждения сопровождается световым излучением в результате перехода атомов и молекул из высокоэнергетического возбужденного состояния в основное энергетическое состояние с меньшей энергией. Согласно законам квантовой механики разрешаются только строго определенные переходы в атомах и молекулах газа из одного энергетического состояния в другое. Каждому такому переходу соответствует излучение энергии в виде светового излучения на определенной длине волны. Установлено, что электронным переходам соответствует световое излучение в УФ и видимой областях оптического спектра, колебательным движениям атомов в молекулах — излучение в ИК области спектра, вращательным движениям молекулы как целого — световое излучение в далекой ИК области спектра. Возбужденным атомам и молекулам различных газов соответствует свой спектр оптической эмиссии, по которому они могут быть идентифицированы. Например, переходы электронов в атоме между дискретными энергетическими уровнями Еn  и Екприводят к появлению линейчатых спектров, состоящих из отдельных узких спектральных линий, длина волны которых λ = c/ωnkопределяется разностью энергий п— Ек = hωnk), при этом с — скорость света, hпостоянная Планка, ωпк— частота излучения.

Для молекул и радикалов газа типичны полосатые спектры, в которых каждому электронному состоянию соответствует большое число близкорасположенных колебательных и вращательных энергетических состояний. При этом полосатые спектры состоят из отдельных полос, каждая из которых охватывает некоторый интервал длин волн.

Интенсивность или скорость испускания света данной спектральной линии I, излучаемой атомами газа, определяется вероятностью перехода Апк и пропорциональна концентрации атомов в возбужденном состоянии Nn:

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector