2.5.2. Трифторид азота (NF3)

Оказалось, что трифторид азота является одним из лучших поставщиков атомов фтора для большинства лазеров на фторидах инертных газов. Его более высокая популярность по сравнению со фтором объясняется меньшей химической активностью, что облегчает задачу применения газовых смесей. Тем не менее он достаточно активен, в связи с чем при его использовании рекомендуется применять предварительную пассивацию оборудования фтором.

Первые кривые для сечений образования отрицательных ионов в случае опубликовал Тинн [93], который при измерениях использовал масс-спектрометр. Эти данные показывают, что преобладающими ионами являются однако по форме соответствующие кривые существенно отличаются от тех, которые были впоследствии получены Харлендом и Франклином [50]. Это авторы калибровали свою систему с помощью хорошо известного сечения образования ионов О" из СО2 и нашли, что пиковое сечение образования F равно и соответствует энергии электронов 1,7 эВ, причем сечения образования имеют много меньшие значения. С учетом трудностей, связанных с обладающими одинаковой чувствительностью измерениями давления и ионных сигналов в случае это значение согласуется в удовлетворительных пределах с данными Чантри [19], полученными методом полного сбора ионов на коллекторе и дающими пиковое сечение при 1,6 эВ. Эти измерения были выполнены на том же оборудовании, что и обсуждавшиеся выше измерения для случая F2, причем калибровка проводилась с помощью хорошо известного сечения образования ионов О- из При этом предполагалось, что ионы должны образовываться из лишь с умеренными значениями кинетической энергии по аналогии с другими молекулами, имеющими столь же сложную молекулярную структуру. Чантри выполнил также масс-спектрометрический анализ ионной пробы и обнаружил, что образуется главным образом ион как и предсказывалось в ранних работах. Этот результат представляет собой важное свойство молекулы с точки зрения применения ее в лазерах. Чантри не обнаружил какого-либо значительного противоречия между формой полного сечения прилипания и кривой появления ионов На рис. 7 приведены сечения для всех обнаруженных ионов, полученные из измерений полных сечений и данных по относительным интенсивностям масс-спектров. Кривая образования по-видимому, дает абсолютные значения сечений с точностью ±30%, а относительные значения — с еще большей точностью.

Из-за трудностей, связанных с получением одинаковой эффективности детектирования разных ионов, сечения для имеют значительно большую неопределенность. Однако для создания лазерных моделей эти неопределенности не играют существенной роли, и мы вправе предполагать, что в любом процессе прилипания образуются только ионы

Рис. 7. Парциальные сечения прилипания в зависимости от энергии электронов для различных фрагментарных ионов, образующихся из при температуре 365 К [19).

Измеренное сечение можно с хорошей точностью описать следующей аналитической формулой:

где для эВ берутся значения эВ, в то время как для эВ мы выбираем эВ и эВ. Используя эту зависимость для и максвелловское распределение электронов по энергиям, можно аналитически вычислить константу скорости прилипания (сплошная кривая на рис. 8).

На рис. 8 представлены также некоторые результаты из других источников. Все данные, соответствующие тепловым энергиям электронов, получены в экспериментах с использованием метода послесвечения в потоке [65, 84, 85]. Как и в случае F2, между данными различных экспериментов остаются пока большие

расхождения в области низких энергий, однако эти неопределенности опять-таки не играют существенной роли при построении модели лазера.

Кроме того, на рис. 8 приведены результаты, полученные Трэнором и Джакобом [94] при температуре 300 К методом, который обсуждался в разд. 2.5.1, посвященном

Рис. 8. Константа скорости прилипания к молекуле в зависимости от средней энергии электронов вычисленная с использованием данных рис. 7 и свертки с максвелловским распределением по скоростям, в сравнении с результатами, измеренными различными авторами.

Видно хорошее согласие между этими данными и предсказаниями, основанными на отмеренных значениях сечений. Эти авторы повторили свои измерения при температуре 500 К и обнаружили увеличение приблизительно на 20%.

Ряд измерений был выполнен в экспериментах с дрейфовой трубкой для смесей разбавленных [59, 73]. По неясным причинам существуют большие расхождения между данными, полученными одними авторами для различных буферных газов, а также между данными различных авторов, но полученными для одного буферного газа (Не). Из-за столь больших расхождений мы не приводим на рис. 8 результаты этих работ. Некоторые трудности работы с разбавленными смесями реагирующих газов уже обсуждались в разд. 2.4.

Лакдавала и Моруцци [59] опубликовали данные об относительном содержании отрицательных ионов в дрейфовой трубке, работающей при таунсендов с газовой смесью при давлении 1 мм рт. ст. Эти результаты неплохо

согласуются с данными по парциальным сечениям, которые приведены на рис. 7, при дополнительном предположении, что около 6% ионов преобразуются в ионы в процессе трехчастичной ассоциации. Константа скорости этой реакции неизвестна, однако этот процесс, по-видимому, не вносит существенных изменений в кинетику лазеров на фторидах инертных газов.