Главная > Газовые лазеры
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

9.2.2. Электронные состояния и потенциальные кривые

9.2.2.1. Атомы инертных газов и их димеры

Нижние возбужденные состояния тяжелых атомов R инертных газов возникают при переходе одного электрона с внешней заполненной подоболочки на вышележащую подоболочку 5. Это так называемые ридберговские состояния, обладающие энергией возбуждения от 8,3 эВ в Хе до 11,8 эВ в Аг и 16,6 эВ в Ne. В обозначениях Рассела — Саундерса эти состояния можно записать как и Можно ввести также обозначение, учитывающее как значение полного углового момента, так и ионное происхождение этих состояний или а именно: что записано в порядке возрастания энергии. Уровни с квантовым числом связаны с основным состоянием сильными переходами и имеют короткие времена жизни , тогда как переходы с уровней и запрещены в дипольном приближении. Следовательно, эти уровни являются метастабильными с временами жизни порядка секунды и больше [52].

Взаимодействие двух атомов инертного газа находящихся в основном состоянии, приводит к образованию основного состояния

димера Для всех частиц типа это состояние слабосвязанное (энергия связи меньше Самые нижние возбужденные состояния димера коррелируют с одним атомом в основном состоянии и с одним атомом в возбужденном состоянии т.е. Существует восемь таких состояний для случаев по Хунду или шестнадцать состояний для случая с: Из них только состояния достаточно сильно связаны; именно они являются эксимерными состояниями, ответственными за хорошо известный континуум спектра излучения в ВУФ области, в которой работают Эти молекулярные ридберговские состояния устойчивы в силу того, что они являются аналогами связанного основного состояния иона димера Иногда совокупность этих эксимерных состояний обозначают символом А, а иногда как здесь мы будем использовать последнее обозначение. Малликен [65] дал сводку главных особенностей потенциальных кривых для тяжелых димеров инертных газов а также подробно рассмотрел потенциальные диаграммы для в то время как Лоренц [54] выполнил такую же работу для

Потенциальные кривые для гетероядерных молекул типа отличаются от кривых для гомоядерных димеров тем, что в них отсутствует симметрия Низколежащими возбужденными состояниями являются состояния возникающие из и состояния с такой же симметрией, коррелирующие с Самыми нижними состояниями эксимера будут те состояния, которые коррелируют с нижележащими Например, в случае это будут состояния возникающие из Хе. В гетероядерных системах как ионные так и эксимерные состояния считаются связанными слабее, чем такие же состояния в гомоядерных димерах. (Отсылаем читателя к книге Хьюбера и Герцберга [46], где дан обзор работ по современному состоянию спектроскопии всех двухатомных молекул, включая молекулы

Основные состояния молекул широко исследовались методами абсорбционной и эмиссионной спектроскопии и рассеяния, и их вириальные свойства достаточно хорошо известны. Благодаря недавно выполненным исследованиям [20, 33, 89] вращательной структуры спектров испускания и поглощения наиболее хорошо изученным является (В работах [20, 33, 89] содержится также большое число ссылок на более ранние работы по димерам инертных газов.) Информация о нижних потенциальных кривых (-кривых) в области резкого возрастания отталкивательного

потенциала, где обрываются эксимерные лазерные переходы, известна нам из экспериментов по рассеянию, однако эти участки потенциальных кривых известны не с такой большой точностью, как потенциальные ямы, определяемые спектроскопически.

Возбужденные состояния молекул экспериментально менее изучены. И опять-таки благодаря упомянутым выше исследованиям вращательных спектров, включающих в себя несколько высоколежащих колебательных уровней состояний А и В, димер оказался наиболее изученным. Поскольку уровни с малыми не наблюдаются в спектрах дискретных переходов, те части электронных состояний, которые соответствуют малым значениям не являются точно определенными. (Спектры испускания переходов А - X и В - X, соответствующие малым почти полностью относятся к типу связанно-свободных переходов.) Неизвестна колебательная нумерация даже тех уровней, для которых имеется проанализированная вращательная структура, хотя для В-состояния имеются приблизительные значения квантовых колебательных чисел, полученные Михаэльсоном и Смитом [62] из анализа спектров испускания связанно-свободных переходов.

Предполагают, что в случае тяжелых молекул типа состояние должно стремиться к случаю с по Хунду. Однако анализ вращательной структуры спектра, выполненный Фриманом и др. [33], указывает на то, что в это состояние ближе всего к случаю Расстояние между состояниями вблизи их минимумов, по-видимому, приблизительно такое же, как расстояние между уровнями с атома с которыми соответственно коррелируют эти состояния; его величина составляет около для для Кг и Хе. Переход В - X является сильно разрешенным для всех случаев связи, и наблюдаемые времена жизни очень малы (5 не) во всех молекулах С другой стороны, переход А - X для случая по Хунду становится запрещенным по спину; следовательно, радиационное время жизни этого перехода заметно меняется от -100 не для где должен иметь место случай с, до для где запрет по спину проявляется сильнее. Кроме того, сила дипольного перехода А - X должна в значительной степени зависеть от межъядерного расстояния, асимптотически уменьшаясь до очень малой величины, соответствующей атомному переходу Следовательно, время жизни состояния должно проявлять значительную зависимость от колебательного квантового числа Считается, что во второй континуум и в лазерное излучение дают вклад как так и

В-состояния. Однако роль каждого из них зависит от условий в разряде, поскольку эти два состояния, по-видимому, быстро перемешиваются при столкновениях с электронами, а не с тяжелыми частицами [54]. Эти процессы перемешивания служили в прошлом источником недоразумения при измерениях времен жизни (в которых в основном использовалось возбуждение электронным ударом), и, по-видимому, необходимо проведение дальнейших работ по измерению времен жизни с использованием оптических методов возбуждения [35, 103].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление