Исследование методами спектроскопии КАРС и эмиссионной

XXXIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 6 – 10 февраля 2012 г.
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДАМИ СПЕКТРОСКОПИИ КАРС И ЭМИССИОННОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ЗАСЕЛЕННОСТЕЙ МОЛЕКУЛ АЗОТА ПО
ЭЛЕКТРОННО – КОЛЕБАТЕЛЬНО – ВРАЩАТЕЛЬНЫМ УРОВНЯМ
ВОЗБУЖДЕННЫХ C 3 u , B3 g И ОСНОВНОГО X 1g СОСТОЯНИЙ В
ПОЛОЖИТЕЛЬНОМ СТОЛБЕ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА ПОСТОЯННОГО ТОКА И
СВЧ РАЗРЯДЕ В АЗОТЕ ПРИ СРЕДНИХ ДАВЛЕНИЯХ
Шахатов В.А., Мавлюдов Т.Б., *Гордеев О.А., **Верещагин К.А.
Институт нефтехимического синтеза РАН, Москва, Россия, shakhatov@ips.ac.ru
*
Московский авиационный институт, Москва, Россия, perminov@mail.ru
**
Институт общей физики РАН, Москва, Россия, veresch@kapella.gpi.ru
В настоящей работе приводятся результаты исследований методами спектроскопии КАРС
и эмиссионной спектроскопии распределений заселенностей молекул азота по электронно –
колебательно – вращательным (ЭКВ) уровням возбужденных C 3 u , B3 g и основного
X 1g состояний в положительном столбе (ПС) тлеющего разряда постоянного тока ТРПТ (в
диапазоне давлений 15  25 Тор и силы тока 30  90 мА при расходе газа 9.0 л/ч) и
приэлектродной области пространственно - неоднородного СВЧ разряда (частота 2.45 ГГц,
давление 15 Тор, подводимая СВЧ мощность 70 Вт, расход газа 6 л/ч) в азоте. Для
моделирования и обработки спектров излучения низкотемпературной плазмы в азоте развит
новый подход, позволяющий восстанавливать заселенности молекул азота в возбужденных
состояниях при их заметном отклонении от распределения Больцмана.
Распределения заселенностей по колбательно – вращательным уровням основного
состояния X 1g молекулы азота, а также по ЭКВ уровням молекулы азота в электронных
состояний C 3 u , B3 g на оси ПС ТРПТ и приэлектродной области СВЧ разряда
удовлетворительно согласуются с рассчитанными по формуле Больцмана. Значения
вращательных температур Trot  X 1 g  , соответствующих больцмановским распределениям в
состоянии X 1g молекулы азота и полученных при обработке спектров КАРС, измеренных
на оси ПС ТРПТ при использовании коллинеарной схемы взаимодействия пучков и planar
BOXCARS совпадают в пределах погрешности измерений. Значения вращательных
температур Trot  C 3 u  и Trot  B 3 g  , определенных методом неразрешенной вращательной
структуры из обработки спектров излучения различных секвенций второй
N 2  C 3 u  B 3 g  и первой N 2  B 3 g  A3u  положительных систем молекулы азота,
соответственно, в пределах погрешности их определения находятся в удовлетворительном
согласии со значениями Trot  X 1 g  . Установлено, что в обоих разрядах распределение
заселенностей молекул азота по колебательным уровням в состоянии C 3 u совпадает с
распределением Больцмана. Функция распределения молекул азота по колебательным
уровням vB  3 12 состояния B3 g заметно отличается от больцмановского распределения.
Структура распределений слабо зависит условий ПС ТРПТ и СВЧ разряда.
1