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: [email protected]
Для теоретического исследования кинетики образования эксимерных XeCl*
молекул нами была использована упрощенная модель, блок-схема которой
представлена на рис.1.
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
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)).
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
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
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.
Slavomir Anufrik, Alexander Volodenkov, Kazimir Znosko. Simplified model
for XeCl-lasers.// LFNM’2004, September 6 – 9, 2004 Kharkov, Ukraine,
P.29-31, 2004.
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.
PAGE 1
PAGE 7
(2)
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
