Коефицијенти брзине побуђивања и јонизације молекула CO и N2 електронима у присуству електричних и магнетних поља

Abstract

У овој докторској дисертацији проучавани су коефицијенти брзине побуђивања и јонизације молекула гаса CO и N2 електронима. Разматрани су наведени поцеси на ниском притиску, у равнотежним и неравнотежним условима. Под неравнотежним условима у овом раду подразумева се примена спољашњих хомогених електричних и магнетних поља услед чега функција расподеле електрона по енергијама одступа од Максвел-Болцманове. Метода примењена за добијање неравнотежних функција расподеле је Монте Карло симулација кретања електрона кроз гас, развијена за случај када се електрони крећу под утицајем електричних и магнетних поља. Циљ истраживања је систематска анализа парцијалних и тоталних коефицијената брзине јонизације и побуђивања ротационих, вибрационих и екектронских стања (синглетних и триплетних). Вршена је анализа у широком интервалу вредности редукованих електричних и магнетних поља и упоредна анализа тоталних равнотежних и неравнотежних коефицијената брзине побуђивања и јонизације у зависности од средње енергије електрона за молекуле CO и N2. Интересано за ову студију је и поређење резултата добијених за ова два изоелектронска, по структури веома слична молекула. Анализа зависности тоталних коефицијената брзине реакције од средње енергије електрона показала је да на нижим вредностима средње енергије (које углавном одговарају експерименталним условима) доминирају процеси вибрационог и ротационог побуђивања. Разлог за то су ниже вредности прагова и максимума ефективних пресека за ове процесе у односу на процесе електронског побуђивања и јонизације. Утврђено је да се резонантно вибрационо побуђивање слично манифестује у понашању одговарајућих коефицијената брзине побуђивања код оба молекула. Механизам резонантног побуђивања одговоран је за мање вредности тоталних неравнотежних од Максвелових коефицијената...

In the present thesis rate coefficients for electron impact excitation and ionization of CO and N2 gas molecules by electron-impact have been studied. The given processes have been considered at low pressure, in equilibrium and non-equilibrium conditions. In this thesis the non-equilibrium conditions imply the application of external homogeneous electric and magnetic fields due to which the electron energy distribution function deviates from Maxwellian shape. The method applied for obtaining non-equilibrium distribution functions is Monte Carlo simulation of electron movement trough gas, developed for the case when electrons move under the influence of electric and magnetic fields. The goal of the research is systematic analysis of partial and total rate coefficients for ionization and excitation of rotational, vibrational and electronic states (singlet and triplet). The analysis has been made in a wide range of reduced electric and magnetic field values and a comparative analysis of total equilibrium and non-equilibrium excitation and ionization rate coefficient dependence on mean electron energies for CO and N2 molecules. Interesting subject of this study is also the comparison of the results for these two isoelectronic, in structure very similar molecules. The analysis of the total rate coefficient dependence on mean electron energy has shown that vibrational and rotational excitation processes dominate at low values of mean energy (that mainly correspond to the experimental conditions). This is caused by low values of the threshold and the maxima of the effective cross sections for these processes in regard to the processes of electronic excitation and ionization. It was found that resonant vibrational excitation manifests itself in a similar way in the behavior of the corresponding rate coefficients for both molecules. The mechanism of the resonant excitation is responsible for lower values of total non-equilibrium rates than corresponding Maxwellian rates for vibrational and rotational excitation in the range of low and intermediate mean electron energy...