11.3.1.1. Возбуждение колебательных уровней и диссоциативное прилипание электрона к молекуле НСl

Существует несколько важных, лишь недавно выясненных особенностей молекулы НСl, которые выделяют ее среди доноров галогена, используемых в других лазерах на галогенидах инертных газов. В отличие от реакций с участием других доноров атома хлора реакция приводящая к образованию молекулы ХеС1(В), при температуре 300 К является слабоэндотермической, что обусловлено большой энергией связи молекулы . Несмотря на то что с энергетической точки зрения реакции или могут приводить к образованию молекулы , известные в настоящее время факты указывают на то, что эти реакции приводят в основном к диссоциации молекулы НСl, а не к образованию молекул [10, 32]. Таким образом, с обоснованной достоверностью можно заключить, что в лазерах, возбуждаемых разрядом, тушение Хе молекулой НСl не является основным процессом образования лазерной молекулы ХеС1(В). Кроме того, первоначальная оценка роли прилипания к НСl показывает, что образование ионов С1 невозможно со скоростью, достаточной для образования ХеС1(В) в процессе рекомбинации Этот вывод в большой степени основан на том, что измеренные сечения образования ионов из НСl, полученные Азриа и др. [2], а также другими исследователями, сравнительно невелики. Однако молекула НСl имеет необычайно большое сечение колебательного возбуждения [51]. Это обстоятельство приводит к очень большой относительной концентрации колебательновозбужденных молекул НСl в условиях, соответствующих разряду в ХеСl-лазере. С учетом этого фактора при анализе экспериментальных результатов, полученных для ряда смесей, содержащих молекулы НСl и возбуждаемых разрядом, управляемым электронным пучком, Нигэн и Браун [48] пришли к выводу, что колебательное возбуждение молекул НСl вызывает увеличение скорости образования ионов С1 более чем на порядок величины по сравнению с тем, что можно ожидать для молекулы НСl, находящейся в основном колебательном состоянии. Этот вывод был впоследствии подтвержден результатами измерений пороговых значений сечений образования С1 из Таким образом, как было

найдено, колебательное возбуждение молекул НСl является основным процессом в ХеСl-лазерах, который предшествует образованию в процессе диссоциативного прилипания.

На рис. 5 представлены константы скорости возбуждения молекулы НСl из основного состояния на первый колебательный уровень и реакции диссоциативного прилипания к с образованием рассчитанные для лазерной смеси

Рис. 5. Константы скорости колебательного возбуждения и диссоциативного прилипания для молекулы НСl, находящейся в основном колебательном состоянии, вычисленные для лазерной смеси Заштрихованная область соответствует интервалу значений эффективной константы скорости прилипания к колебательно-возбужденной молекуле

Из измерений, выполненных Рором и Линдером [51], следует, что сечение переходов молекуле НСl во много раз меньше, чем сечения перехода Таким образом, многоквантовые колебательные переходы, по-видимому, не играют важной роли, а приведенные на рис. 5 константы скорости для перехода вероятно, типичны также и для одноквантовых переходов, происходящих между вышерасположенными колебательными уровнями молекулы НСl. На этой основе Нигэн и Браун [48] создали модель управляемого электронным пучком разряда в ХеСl-лазере, а на базе анализа разрядных и лазерных параметров была получена эффективная константа скорости реакции образования из область значений которой отмечена на рис. 5 заштрихованным участком. Несмотря на то что зависимость сечения прилипания от энергии для отдельных колебательных уровней молекулы НСl до сих пор неизвестна, Аллан и Вонг [1] наблюдали необычайно сильную температурную зависимость процесса прилипания

электрона к НСl с образованием и при энергиях, соответствующих пороговым значениям, для каждого процесса прилипания были получены отношения

880. Численные расчеты показали, что эти результаты количественно согласуются с интерпретацией Нигэна и Брауна [48]. Таким образом, имеется вполне достаточное доказательство того, что для лазеров на галогенидах инертных газов молекула С1 среди других доноров галогена является уникальной, демонстрируя относительно слабую способность прилипания электрона, до тех пор пока отсутствует возбуждение колебательных уровней, что в значительной степени влияет на свойства как разряда, так и лазера.