Вместе с тем, процессы испускания света возбужденными атомами

В формуле (2) отражено фундаментальное свойство, показывающее, что любое уширение линии не меняет площади под кривой I(ω) . При этом спектральное уширение компенсируется уменьшением высоты пика, а полное излучение в линии — интеграл от (2) по ωпрактически не зависит от внешних влияний.

Вместе с тем, процессы испускания света возбужденными атомами неразрывно связаны с процессами поглощения света в области тех же спектральных линий телом плазмы, поскольку на оптическом пути находятся и невозбужденные атомы газа, резонансно поглощающие электромагнитное излучение в соответствии со значениями сечений поглощения (σа). Такое поглощение часто приводит к искажению формы в центре спектральных линий. Поэтому, для получения количественных спектральных измерений и уменьшения эффекта поглощения следует использовать линии с минимальным значением σа, т.е. обеспечивать условия оптической прозрачности плазмы.

Таким образом, прямая регистрация интегральной интенсивности спектральной линии в пределах ее ширины дает информацию о концентрации атомов в возбужденном состоянии. Между тем в химических реакциях участвуют атомы плазмы, находящиеся и в основном состоянии, а таких подавляющее большинство.

Связь плотности возбужденных атомов (Nn), обеспечивающих эмиссию конкретной спектральной линии, с их концентрацией в основном состоянии (N0) в плазме определяется соответствующей скоростью возбуждения:

 

                                        

 

где Кrкоэффициент скорости процесса возбуждения. При возбуждении прямым электронным ударом в отсутствии иных каналов возбуждения Кrопределяется долей электронной плотности плазмы (пе), отвечающих за возбуждение атомов из основного состояния в п — ое с учетом сечения процесса возбуждения конкретного перехода σ (Е):

 

                                                           (

где f(E) — функция распределения электронов по энергиям; пеэлектронная плотность; Ethпороговая энергия для возбуждения атома в данное состояние; темасса электрона.

Следовательно, в таком случае регистрируемая интенсивность спектральной линии выражается как:

 

                                                             (5)

            Поскольку интенсивность линии химически активных частиц плазмы может изменяться как вследствие изменений условий разряда, так и гибели частиц в ходе объемных и поверхностных химических реакций, то для получения информации о их плотности необходимы сравнительные спектральные измерения с химически инертными атомами газа, содержание которого в плазме известно.

Для этого в газовую смесь, в которой происходит разряд, добавляют известное небольшое (несколько %) количество инертного газа актинометра (например Аr, Хе, Ne, He),  одна  из эмиссионных спектральных линий которого имеет  близкие значения

σ(Е) и Eth.

Запишем, аналогично (5), выражения для некоторой спектральной линии, например для радикала плазмы ( Ich) и спектральной линии актинометра

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector