Процеси парних зіткнень повільних електронів, іонів та збуджених атомів з атомами та молекулами - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук Процеси парних зіткнень повільних електронів, іонів та збуджених атомів з атомами та молекуламиДисертаційну роботу присвячено вивченню основних закономірностей і механізмів перебігу процесів взаємодії повільних електронів, іонів та збуджених (метастабільних) атомів з атомами та молекулами. Одержано комплекс даних про диференціальні перерізи пружного розсіювання метастабільних атомів інертних газів атомами натрію і магнію в основному стані, збудження атомів і молекул у оптично-заборонені (метастабільні) стани при взаємодії з електронами і іонами контрольованої енергії, іонізації і дисоціативної іонізації молекул електронним ударом та їх енергетичні залежності. Кожна з них не може бути розвязаною без глибокого і всебічного знання основних закономірностей та механізмів перебігу різних елементарних процесів взаємодії електронів, іонів та атомів у збуджених станах з атомними та молекулярними системами. Для вирішення вказаних проблем виникла необхідність у створенні загального підходу до задач розсіювання атомних частинок, його реальному апаратурному втіленні, дослідженні елементарних процесів взаємодії електронів, іонів, атомів і молекул та визначенні їх основних фізичних характеристик, що і склало основне завдання дисертаційної роботи. Метою роботи було отримання нових систематичних даних з основних механізмів і характеристик перебігу парних взаємодій шляхом дослідження процесів зіткнень атомів і молекул з електронами, іонами та збудженими атомами з використанням загального підходу, повязаного з вивченням утворення продуктів реакцій у довгоживучих збуджених (метастабільних) та іонізованих станах.Виходячи з наведених вище міркувань, у дисертаційній роботі досліджено процеси зіткнень за участю атомів інертних газів та металів І-ІІ груп Періодичної системи, відповідних іонів металів, молекул основних компонент земної атмосфери (водню, кисню, двоокису вуглецю) та деяких молекул, важливих у практичному плані (води, галоген-містких сполук, органічних речовин), зокрема, з точки зору їх важливої ролі у процесах, що мають місце у живій матерії. У першому розділі дано загальний опис експериментального комплексу для дослідження процесів парних зіткнень електронів та іонів з атомами і молекулами, охарактеризовано новизну розроблених в процесі виконання дисертаційної роботи технічних і методичних рішень. Для обґрунтування вибору методики досліджень на базі методу спектроскопії метастабільних станів в роботі проведено вичерпний аналіз кінематики розсіювання повільних електронів та іонів атомами та молекулами в основному стані. Детально викладено і проаналізовано результати дослідження енергетичних залежностей диференціальних (за т.зв. кутами зносу, тобто, кутами зміщення траекторії руху метастабільних атомів під дією імпульсу, переданого від збуджуючого електрону) перерізів збудження метастабільних рівнів атомів інертних газів He(23,1S), Ne(33Po2,0) і Ar(43Po2,0) з основного стану моноенергетичними електронами (з напівшириною енергетичного розподілу DE1/2 = 80 МЕВ) у області енергій поза першим потенціалом іонізації. У роботі вперше експериментально та теоретично вивчено особливості і характеристики диференціальних перерізів пружного розсіювання метастабільних атомів He(21,3S), Ar, Kr та Хе(n3Po2,0; n = 4-6) з атомами Na(2S) та Mg(1S) в основних станах при теплових енергіях зіткнення (10-100 МЕВ у залежності від типу взаємодіючих атомів) у діапазоні лабораторних кутів розсіювання QL = 0 - 20,5о з використанням техніки спектроскопії метастабільних станів.У дисертаційній роботі виконано значний цикл досліджень процесів збудження метастабільних станів при електрон-атомних (молекулярних) та іон-атомних зіткненнях, пружного розсіяння метастабільних атомів нейтральними незбудженими атомами, однократної та дисоціативної іонізації широкого класу молекул - від атмосферних до складних вуглеводень (дейтерій)-і галоген-містких. За допомогою методу спектроскопії метастабільних станів виконано цикл досліджень диференціальних (за кутами зносу метастабільних атомів) перерізів електронного збудження атомів He, Ne та Ar у метастабільні стани та їх енергетичних залежностей у області енергій електронів поза першим потенціалом іонізації. На підставі теоретичного розрахунку енергій автоіонізаційних станів нейтральних атомів гелію, неону, аргону та автовідривних станів їх негативних іонів у локальному наближенні теорії функціоналу густини класифіковано структуру у енергетичних залежностях диференціальних перерізів збудження. Вперше встановлено, що виникнення особливостей диференціальних перерізів поблизу включення автоіонізаційних та автовідривних станів є повязаним як з розпадом відповідних збуджених станів нейтрального атома мішені та його негативного іону, так і інтерференцією динамічних та кінематичних каналів розсіювання повільних електронів атомами.

Основний зміст роботи