Определение концентраций возбужденных состояний и вероятностей радиационных переходов ХеI плазмы холловских двигателей

Авторы

Криворучко Д. Д.^*, Скрылев А. В., Скороход Е. П.^**

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), МФТИ, Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская облаcть, 141701, Россия

*e-mail: daria.krivoruchko@phystech.edu
**e-mail: e.p.skorohod@mail.ru

Аннотация

Исследуется низкотемпературная плазма ксенона Холловского двигателя. Эксперименты проводились в горизонтально расположенной цилиндрической вакуумной камере диаметром 1,8 м. и длиной 4,5 м., оптические измерения ─ в диапазоне от 250 нм до 1100 нм.

В кулоновском приближении рассчитаны вероятности радиационных переходов (коэффициенты Эйнштейна) для спонтанного излучения атома ксенона (~800 переходов). По линиям спектра с использованием рассчитанных вероятностей фото-переходов определены заселённости атома Хе для четырёх разных случаев положения щели. «Рой-образный» характер распределения заселённостей возбуждённых состояний сохраняется во всех четырёх случаях, причём относительное расположение значений концентраций в зависимости от энергии возбуждения уровня ( «штрих-код» ) не меняется.

Ключевые слова

плазма ксенона, вероятности фотопереходов (коэффициенты Эйнштейна) Хе I, концентрации возбуждённых состояний плазмы Холловского двигателя

Библиографический список

1. Грим Г. Спектроскопия плазмы. — М.: Атомиздат, 1969. — 452 с.

2. Методы исследования плазмы /ред. Лохте — Хольтгревена. — М.: Мир, 1971.─ 552 с.

3. Гаврилова А.Ю., Киселёв А.Г., Скороход Е.П. Диаграммы метаравновесных состояний тяжёлых инертных газов // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52. № 2. С.174-185.

4. Войницкий С.О., Скороход Е.П. Расчёт заселённостей аргона в проточной дуге // Труды МАИ, 2012, № 50: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=28694

5. Гаврилова А.Ю., Кули-заде М.Е. Скороход Е.П. Распределения возбуждённых состояний атомов в плазменной струе аргона // Труды МАИ, 2012, № 50: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=28604

6. Бугрова А.И., Ермоленко В.А., Калихман Л.Е. Излучательнные характеристики ксенона в разреженной плазме // Теплофизика высоких температур. 1979. Т.17. № 5. С. 916-921.

7. Скороход Е.П. Спектроскопические методы исследования физико—химических и тепловых процессов в плазменных устройствах: дисс... доктора техн. наук. М.: 2003.

8. Гаврилова А.Ю., Киселёв А.Г., Скороход Е.П. Распределения заселенностей атомных уровней в квазистационарной плазме аргона // Теплофизика высоких температур. 2016. Т.54. № 2. С.171-179.

9. Вайнштейн Л.А., Собельман И.И., Юков Е.А. Сечения возбуждения атомов и ионов электронами. — М.: Наука, 1973. — 143 с.

10. Гаврилова А.Ю., Скороход Е.П. Сечения и константы скоростей плазмохимических реакций инертных газов. — М.: Изд-во МАИ, 2011. — 192 с.

11. Miller M.H., Roig R.A. Transition Probabilities of Xe I and Xe II // Phys. Rev., 1973, A8, p. 480-487.

12. Davis C.C., King T.A. Upper Level Lifetimes of High-gain Laser Transitions in Xe // Phys. Letters, 1972, A39, p. 186-189.

13. Chen C.J., Garstang R.H. Note Transition Probabilities for Xe I // J. Quant. Spectr. Radiat. Transf., 1970, 10, p. 1347-1351.

14. Логинов А.В. Радиационные времена жизни уровней в спектрах атомов инертных газов и изоэлектронных ионов: дисс...канд. физ-мат наук. — Л.: 1975.

15. Aymar M., Coulombe M. Theoretical transition probabilities and lifetimes in Kr I and Xe I.// Atom. Data Nucl. Data Tabl, 1978, v.21, N 6, p.537-566.

16. Земцов Ю.К., Скороход Е.П. Оптические свойства ксеноновой плазмы. Силы осцилляторов и вероятности переходов Хе I // Межвузовский сборник трудов «Элементарные процессы при столкновениях атомных и молекулярных частиц». Чебоксары, ЧГУ, 1987. — С. 18-27.

17. Горчаков Л.В., Дёмкин В.П., Муравьёв И.И., Янчарина А.М. Излучение атомов инертных газов в электрических полях. — Томск, ТГПУ, 1984, — 167 с.

18. Груздев П.Ф. Вероятности переходов и радиационные времена жизни уровней атомов и ионов. — М.: Энергоатомиздат, 1990, — 223 с.

19. Wiese, W.L. and Martin, G.A. «Wavelengths and Transition Probabilities for Atoms and Atomic Ions, Part II: Transition Probabilities,» United States National Bureau of Standards NSRDS-NBS 68, 1980.

20. Martin, P., Cabrera, J.A., and Campos, J., «TransitionProbabilitiesof 6p-nd (n=7,8,9) Lines of XeI,» Phys Rev A, Vol 32, No 5, 1985, p 3110.

21. Peraza, C., Martin, P., and Campos, J.,"Transition Probabilitiesof 6p-ns (n=7,8,9,10,I1,12,13) Lines of Xe(’I),«JQSRT, Vol 46, 1991, p 455.

22. Sadeghi, N. and Sabbagh, J., «Collisional Transfer Between the 6s’[l/2]0j and 6p[1/2]] Xenon Levels,» Phys Rev A, Vol 6, No 6, 1977, p 2336.

23. Гусев Ю.Г., Пильников А.В. Роль и место электроракетных двигателей в Российской космической программе // Труды МАИ, 2012, № 60: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=35385

24. Потапенко М.Ю. Разработка и исследование стационарного плазменного двигателя с полым магнитным анодом малой мощности // Труды МАИ, 2014, № 74: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=49261

25. Островский В.Г., Смоленцев А.А., Соколов Б.А. Опыт создания электроракетных двигателей большой мощности в ОАО «Ракетно-космическая корпорация „Энергия“ имени С.П. Королева» // Труды МАИ, 2012, № 60: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=35380

Скачать статью