13.3.5. Расчет числа фотонов от одиночного искрового разряда

Экспериментальные результаты, аналогичные тем, что показаны на рис. 6, можно предсказать, используя 1) экспериментальные спектры искры, 2) измеренные сечения УФ поглощения большинства компонент, добавок и примесей и 3) измеренные сечения ионизации добавок и примесей. Первое, что для этого необходимо сделать, — это идентифицировать активные спектральные линии искры. Тогда эффективный поток фотонов на некотором расстоянии можно вычислить по формуле

где — общее давление газа, — поток фотонов в искре и к — усредненный с учетом состава смеси коэффициент поглощения, а нижний индекс означает линию излучения искрового разряда.

Суммирование в выражении (5) проводится по всем активным линиям излучения искры. Если значительная доля энергии искры испускается в виде непрерывного излучения, то эту сумму следует заменить интегралом. Плотность фотонных пар, создаваемых на расстоянии дается выражением

где мы предположили, что вся фотоионизация обусловлена ионизуемыми частицами одного сорта плотностью и сечением фотоионизации Бэбкок и др. [10] указывают на то, что кажущееся уменьшение поглощения, которое они наблюдали при увеличении является прямым следствием того, что в исследованных ими СО2-смесях вклад в ионизацию вносят многие длины волн, каждой из которых соответствует собственная длина поглощения.

Рис. 7. Расчетные плотности фотоионных пар в зависимости от давления трипропиламина для длин волн излучения 120, 140 и 160 нм Три указанных значения давления (0,05, 0,3 и 2,0 мм рт. ст.) были использованы в экспериментах Сегуина и др. [137]. Использовалась смесь с общим давлением .

Длины волн с большими «отфильтровываются» вблизи искры. Бэбкок и др. [10] с помощью выражения (6) рассчитали зависимость числа рожденных фотоэлектронов от расстояния, которая хорошо согласуется с их экспериментальными результатами.

Выражение (6) применялось нами для расчета плотности образующихся фотоионных пар в зависимости от давления трипропиламина (ТПА) для условий, сходных с условиями (см. рис. 4 - 6) эксперимента Сегуина и др. [137]. Мы использовали коэффициент поглощения СО2 из работы Бэбкока и др. [10], а коэффициент поглощения ТПА и данные по выходу ионизации — из работы Грось-ена и Блетзингера [63]. На рис. 7 представлены расчетные кривые зависимости числа фотоионов, приходящихся на каждый фотон от давления ТПА. При давлении ТПА 10 4 мм рт. ст. скорость образования фотоионов под действием излучения с длиной волны 120 нм в 50 раз превышает скорость, соответствующую длине волны 160 нм, что находится в качественном согласии с результатами, полученными Бэбкоком и др. [10] для естественных примесей. По мере увеличения давления ТПА плотность фотоионов также увеличивается и вычисленная скорость образования фотоионов растет для всех трех длин волн. Скорость образования фотоионов под действием излучения с нм достигает максимума при мм рт. ст., а затем быстро спадает, поскольку становится существенным поглощение в ТПА. Соответствующие пики при и 160 нм лежат в области больших давлений, так как поглощение в ТПА уменьшается с увеличением длины волны. Эти результаты согласуются с большинством характерных особенностей фотоионных спектров, приводимых Сегуином и др. [137].

Общие особенности, показанные на рис. 7, характерны для чаев любой добавки с низким потенциалом ионизации. Кривые такого типа можно использовать для выбора концентрации присадки, которая соответствовала бы максимуму скорости образования фотоионных пар.