Упрощенная кинетическая модель ХeCl молекул
Упрощенная кинетическая модель
образования XeCl*-Молекул
С.С.Ануфрик, А.П.Володенков, К.Ф.Зноско
Гродненский государственный университет им. Я.Купалы
22, ул. Ожешко, г.Гродно, 230023, Беларусь
тел.333346
E-mail: a.volodenkov@grsu.by
Для теоретического исследования кинетики образования эксимерных XeCl*
молекул нами была использована упрощенная модель, блок-схема которой
представлена на рис.1.
[pic]
Рис.1. Блок-схема упрощенной модели
кинетики образования XeCl*-молекул.
Эта модель включает следующую совокупность плазмохимических реакций:
Xe + e > Xe+ + e + e; (ki)
Xe + e > Xe* + e; (k*)
Xe* + e > Xe+ + e + e; (ks)
Xe* + e > Xe + e; (k2)
HCl(v) + e > Cl- + H; (k0a, k1a,
k2a) (1)
Xe+ + e > Xe; (?)
Xe+ + Cl- + M > XeCl* + M; (?обр)
XeCl* + N > Xe + Cl + N; (?т)
XeCl* > Xe + Cl + h?; (?сп)
В круглых скобках возле каждой реакции указано обозначение ее
скоростного коэффициента, а последних двух реакциях - постоянные времени.
Через М и N обозначены совокупности каких-то частиц участвующих в данной
реакции. Величина Е/P в разрядном промежутке бралась как постоянной, так и
зависящей от времени. Поэтому брались скоростные коэффициенты реакций
соответствующие выбранному значению Е/P. На основании (1) была составлена
следующая система кинетических уравнений
[pic]
В системе уравнений (2) использованы следующие обозначения: Ne, No, N1,
N2 - концентрация электронов и HCl; [Xe], [Xe*], [Xe+], [Cl], [Cl-],
[XeCl*] концентрация соответствующих атомов, ионов и молекул. Для решения
системы кинетических уравнений (2) необходимо использовать начальные
условия. В качестве начальных условий можно использовать результаты,
полученные при решении системы уравнений [1], описывающей работу
предыонизации или [2], описывающей стадию пробоя. Физически это
соответствует двум способам возбуждения активной среды. Если мы используем
результаты [1], то предполагаем, что к активной среде приложен
прямоугольный импульс напряжения, и мы берем скоростные коэффициенты
соответствующие данному значению Е/P. При использовании результатов [2]
предполагается, что среда возбуждается в режиме высоковольтного
предымпульса. Сначала к межэлектродному промежутку прикладывается
напряжение с большей величиной Е/P и происходит пробой. Затем величина
напряжения быстро снижается до некоторой величины Е/P, оптимальной для
скорости образования эксимерных молекул. Основной энерговклад в активную
среду осуществляется на этом этом этапе. При численном решении системы
уравнений (2) с помощью стандартных программ MathCad мы исследовали оба
способа возбуждения активной среды. Но при этом, для того, чтобы оценить
насколько модели описываемые [2] и (2) соответствуют друг другу, мы
остановимся только на анализе результатов, получаемых при использовании для
(2) в качестве начальных условий, данных полученных при решении [1]. На
рис.1-2 представлены зависимости концентраций атомов, ионов и молекул от
времени. Скоростные коэффициенты, использованные при получении этих
зависимостей, соответствуют условиям, при которых были получены кривые в
[2] (Е/P=2000 В/(см атм)).
[pic]
При расчетах парциальное давление HCl равнялось 1 торр; парциальное
давление Хе равнялось 30 торр; Е/P=2000 В/(см атм); Р =3 атм – общее
давление газа( буферный газ Ne); ? – частота прилипания; Ne, N0, N1, N2 –
концентрация электронов и молекул HCl в различных колебательных состояниях;
Xe+, Cl-, XeCl* - концентрация ионов ксенона, хлора и молекул XeCl*.
Рис. 1. Кинетика образования XeCl*-молекул
[pic]
При расчетах парциальное давление HCl равнялось 4 торр; парциальное
давление Хе равнялось 30 торр; Е/P=2000 В/(см атм); Р =3 атм – общее
давление газа( буферный газ Ne); ? – частота прилипания; Ne, N0, N1, N2 –
концентрация электронов и молекул HCl в различных колебательных состояниях;
Xe+, Cl-, XeCl* - концентрация ионов ксенона, хлора и молекул XeCl*.
Рис. 2. Кинетика образования XeCl*-молекул
Следует отметить, что наши теоретические кривые (рис.1-2) неплохо
соответствуют экспериментальным данным [3]. Они могут быть использованы для
определения мощности спонтанного излучения Рсп с единицы объема разряда:
Рсп ~ [XeCl*]/?cп
(3)
Полученные в результате теоретических расчетов данные предполагается
использовать при разработке и оптимизации эксиламп.
Список использованных источников
1. Slavomir Anufrik, Alexander Volodenkov, Kazimir Znosko. Simulation of
preionization system for XeCl-lasers.// LFNM’2004, September 6 - 9, 2004
Kharkov, Ukraine, P.56-58, 2004.
2. Slavomir Anufrik, Alexander Volodenkov, Kazimir Znosko. Simplified model
for XeCl-lasers.// LFNM’2004, September 6 - 9, 2004 Kharkov, Ukraine,
P.29-31, 2004.
3. В.М.Багинский, П.М.Головинский, В.А.Данилычев и др. Динамика развития
разряда и предельные характеристики лазеров на смеси Не-Хе-НС1 // Квант.
электрон. – 1986. – Т.13, №4. – С.751–758.
-----------------------
(2)
