Статья: 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.                       
     
     
     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; (γ)                 
     Xe+ + Cl- + M → XeCl* + M; (βобр)
     XeCl* + N → Xe + Cl + N; (τт)
     XeCl* → Xe + Cl + hν; (τсп)
     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
     
(2)
                                                                            
     
     
     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 Ц общее давление газа(
буферный газ Ne); η Ц частота прилипания; 
Ne, N0, N1, N2 Ц 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 Ц общее давление газа(
буферный газ Ne); η Ц частота прилипания; 
Ne, N0, N1, N2 Ц 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*]/τcп                                      (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.// LFNMТ2004, September 6 - 9, 2004
Kharkov, Ukraine, P.56-58, 2004.
2.       Slavomir Anufrik, Alexander Volodenkov, Kazimir Znosko. Simplified
model for XeCl-lasers.// LFNMТ2004, 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. Ц 1986. Ц Т.13, №4. Ц С.751Ц758.