ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Возбуждение спектральных линий из "Основы спектрального анализа" Здесь Мо, iV o и Л в — соответственно концентрации ионов, атомов и электронов, А — постоянная, зависящая от атомных констант, — энергия ионизации, к — постоянная Больцмана, Т — температура газа. Это выражение справедливо при известных ограничениях, которые будут рассмотрены ниже. Важно отметить, что количество ионов, а следовательно, и электронов, приходящееся на единицу объема плазмы, быстро возрастает нри росте температуры. Более детальный расчет позволяет определять количества ионов разной кратности в зависимости от температуры газа. [c.19] Рассмотрим, как могут появляться атомы в каком-либо возбужденном состоянии, наиример 2 Рз/ - Это состояние может появиться, во-первых, в результате столкновения нормального атома (1 1 1/2) с электроном либо с другой, обладаюш ей достаточной энергией частицей. Кроме того, атом может перейти из состояния 1 в состояние 2 при ноглош,е-нии кванта, частота которого соответствует энергии этого перехода. Наконец, атомы могут попадать в состояние 2 Рз/ нри излучении света на уровень 2 Рз/ , как видно из рис. 3, возможны сопровождаемые излучением переходы с уровней 2 3 3 4 и т. д. Следует учесть также, что состояние 2 Рз/ может образовываться в результате ударов второго рода, приводяш,их к распаду более высоких энергетических уровней, а также в результате диссоциации молекул, содержаш их атомы натрия. [c.20] Здесь Afir — вероятность спонтанного перехода из состояния к в состояние г, Nk — число атомов (на 1 см ) в к-ж состоянии возбуждения, h — постоянная Планка, — энергия излучаемого кванта. При этом предполагается, что интенсивностью индуцированного излучения можно пренебречь последнее условие практически всегда имеет место в распространенных источниках света, применяемых в спектральном анализе. Кроме того, считается, что излучаемый свет не поглощается при прохождении через плазму. О влиянии такого самоиоглощения будет сказано ниже. [c.20] Таким образом, интенсивность спектральной линии оиределяется вероятностью соответствующего перехода, которая является атомной константой, и концентрацией возбужденных атомов Последняя в первом прибЩижении пропорциональна концентрации невозбужденных атомов данного элемента, содержащихся в плазме, и определяется совокупностью всех процессов, приводящих к заселению и распаду данного уровня. [c.22] В общем виде учет всех этих процессов практически невозможен, так как обычно отсутствуют сведения для вероятностей каждого из них. Если бы мы захотели вычислить только число возбужденных атомов, образующихся в результате столкновения нормальных атомов с электронами, то нам нужно было бы знать, кроме вероятности возбуждения и ее зависимости от скорости электронов, также и концентрацию электронов и их распределение по скоростям. Эти сведения получить весьма трудно, и потому расчеты такого рода могут быть сделаны лишь в очень грубом приближении, с возможной ошибкой в десятки и сотни раз. [c.22] Анализ этого выражения показывает, что еслн Eh сравнимо с кТ, то интенсивность спектральной линии сильно зависит от температуры. При Eh кТ интенсивность соответствующих линий стремится к нулю если н е Е кТ, то экспоненциальный член обращается в единицу и интенсивности делаются независимыми от температуры. Однако в последнем случае уже нельзя пользоваться приближением N = Nq т следует учитывать убывание No с ростом температуры. С ростом температуры растет также число ионов. Это приводит к тому, что при высоких температурах интенсивности линий атомов начинают убывать, а интенсивности линий, принадлежащих ионам, возрастают. [c.23] Во всех случаях, когда распределение атомов ио возбужденным состояниям соответствует закону Больцмана, температуру, соответствующую данному распределению, называют температурой возбуждения ( в)-Последняя обычно близка к температуре электронного газа Т . [c.24] Необходимо подчеркнуть, что и в том случае, когда каждый элемент объема плазмы находится в условиях термического равновесия и ему соответствует некоторая вполне определенная температура. Как правило, центральные части плазмы горячее, чем ее поверхностные слои. При наблюдении свечения, исходящего от всей плазмы, мы но интенсивностям линий будем получать какую-то среднюю температуру, зависящую, оказывается, не только от линш1, по которым ведется ее определение, но и от геометрических условий наблюдения. [c.24] Еще более осложняется вопрос определения температуры плазмы и соответствующих ей интенсивностей спектральных линп11, когда речь идет об источниках, питаемых переменным током, как, например, искра, когда интенсивности спектральных линий быстро меняются во времени в соответствии с характером прохождения разряда. [c.24] Второе обстоятельство, искажающее интенсивности спектральных линий, связано с тем, что излучение, исходящее из глубоких частей плазмы, частично поглощается передними ее частями. Такое самопогло-щение (на этом явлении дальше мы остановимся подробнее) ослабляет наблюдаемую интенсивность спектральных линий, причем это ослабление происходит различным образом для разных линий и может существенно исказить соотношения интенсивностей, следующие из больцмановского распределения. [c.24] Вернуться к основной статье