Упрощенная кинетическая модель ХeCl молекул

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)