Процеси електронного збудження автоіонізаційних станів атома літію

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ужгородський національний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Спеціальність 01.04.04 - Фізична електроніка

Процеси електронного збудження автоіонізаційних станів атома літію

Красилинець Василь Миколайович

Ужгород 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі електронних процесів Інституту електронної фізики Національної академії наук України.

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук, с.н.с. Боровик Олександр Олександрович Інститут електронної фізики НАН України, с.н.с. відділу електронних процесів

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Чутов Юрій Іванович Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри фізичної електроніки

доктор фізико-математичних наук, професор Шафраньош Іван Іванович Ужгородський національний університет, професор кафедри квантової електроніки

Провідна установа: Інститут фізики Національної академії наук України, відділ газової електроніки, м. Київ

Захист відбудеться "17" травня 2001 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 61.051.01 Ужгородського національного університету за адресою: м. Ужгород, вул. Волошина, 54, аудиторія 181.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Ужгородського національного університету за адресою: м. Ужгород, вул. Капітульна, 9.

Автореферат розісланий "30" березня 2001 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор фізико-математичних наук, професор Блецкан Д.І.

1. Загальна характеристика роботи

електронне збудження автоіонізаційний літій

Актуальність теми. Класичним напрямком у фізиці електронно-атомних зіткнень є дослідження процесів пружного та не пружного розсіювання, включаючи іонізацію атомів. Розпочаті ще в 30-х роках, ці дослідження не тільки зберегли свою актуальність до наших днів, але й в останні десятиліття одержали новий імпульс в своєму розвитку. Удосконалення методики і техніки експерименту, а також теоретичних розрахунків привело до відкриття й інтенсивного дослідження резонансних процесів взаємодії електронів з атомами. Ці процеси суттєво впливають на енергетичні залежності перерізів розсіювання, відкривають додаткові канали заселення та розпаду енергетичних рівнів. Особливо цей вплив відіграє значну роль при збудженні внутрішніх оболонок атомів, тобто при утворенні автоіонізаційних станів (АІС).

На початок виконання даної роботи систематичні дослідження резонансних процесів збудження АIС були проведені тільки для атомів інертних газів. Окремі експериментальні дослідження резонансних процесів електронного збудження внутрішніх оболонок були проведені для атомів Ca, Sr та атомів підгрупи цинку. Для атомів лужних металів такі дослідження були відсутні. Вирішальна роль процесу автоіонізації в збудженні та іонізації атомів, вплив на енергетичний та зарядовий баланс низькотемпературної (в тому числі лазерної і астрофізичної плазми) зумовлює прикладне значення досліджень цього процесу. Широкий спектр механізмів перерозподілу енергій, зміни структури електронних оболонок атомів при збудженні АІС обумовило фундаментальне значення проблеми і стимулювало розвиток теоретичних моделей опису цих процесів. Серед цих досліджень важливу роль відіграють дослідження збудження АІС атомів лужних металів і, зокрема, літію.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягала у проведенні прецизійних експериментальних досліджень процесів електронного збудження АІС атома літію методом електронної спектроскопії. Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно було вирішити такі задачі:

1. Створити автоматизовану експериментальну установку для проведення прецизійних досліджень електронних спектрів атомів металів.

2. Розробити та впровадити методику вимірів функцій електронного збудження АIС, які розпадаються в електронному каналі.

3. Провести виміри спектрів електронів, ежектованих в результаті розпаду АIС атома літію, під кутами спостереження q = 90о та q = 54.7о в діапазоні енергій зіткнень Ео = 56ё600 еВ.

4. Одержати енергетичні залежності диференціальних та повних ефективних перерізів електронного збудження АIС атома літію в діапазоні енергій зіткнень від порогів збудження рівнів до 600 еВ.

Найбільшу увагу в роботі було приділено області припорогових енергій збудження АІС, де слід було очікувати найбільш чіткий прояв резонансних процесів.

Наукова новизна одержаних результатів. Всі одержані в даній роботі експериментальні результати мають пріоритетний характер. Зокрема, вперше:

1. Одержано енергетичні залежності диференціальних і повних ефективних перерізів електронного збудження АIС (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Pо, 1s(2s2p3P)2Pо та 1s(2s2p1P)2Pо атома літію в діапазоні енергій зіткнень 56ё600 еВ.

2. Виявлено та проведено спектроскопічну ідентифікацію енергетичних рівнів негативного іона Li- в автоіонізаційній області енергій. Встановлено важливу роль резонансів в припороговій області енергій взаємодій та виявлено багатоканальний характер їх електронного розпаду.

3. Одержано абсолютні ефективні перерізи електронного збудження досліджених АIС в діапазоні енергій зіткнень від порогу збудження рівнів до 600 еВ.

4. Виявлено та прецизійно досліджено ефект взаємодії після зіткнення в атомі літію. Дана інтерпретація особливостей прояву цього ефекту в припороговій області енергій на основі якісної моделі кореляційної взаємодії двох ежектованих електронів і вирішальній ролі при цьому резонансів негативного іона Li-.

Основні результати наукових досліджень, які представлені в даній роботі, одержані вперше у світовій практиці. Їх пріоритетність підтверджується друкованими працями в тезах міжнародних і вітчизняних конференцій та в таких наукових журналах, як “Український фізичний журнал”, “Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics”, “Письма в ЖТФ”, “Науковий вісник Ужгородського університету”. Достовірність одержаних результатів забезпечується сучасним рівнем техніки експерименту, правильним вибором розробленої методики досліджень, ретельністю та багатократністю вимірів, повною відтворюваністю результатів і підтверджується незалежними теоретичними розрахунками.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані в даній роботі результати носять фундаментальний характер і дозволяють більш глибоко зрозуміти природу електрон-атомних взаємодій; визначають енергетичну структуру автоіонізаційних рівнів атома, а також переходів між ними; вказують на важливу роль в заселенні АIС короткоживучих автовідривних станів негативних іонів, дозволяють зрозуміти закономірності утворення і розпаду цих станів; несуть інформацію про динаміку перерозподілу енергії в електронних оболонках.

Встановлені закономірності та наукова інформація, що представлені в роботі, можуть бути також використані: при аналізі емісійних спектрів плазмових джерел випромінювання; при пошуку активних середовищ та розробці лазерів на парах металів в ВУФ і рентгенівській областях спектру; для перевірки теоретичних моделей та розрахунків процесів електронного збудження атомів та іонів; для подальшого вивчення енергетичних залежностей ефективних перерізів електронного збудження АIС атомів інших елементів методом електронної спектроскопії.

Особистий внесок здобувача. Виконав роботу з розробки та виготовлення автоматизованої експериментальної установки; розробив та впровадив методику вимірів і обробки електронних спектрів для одержання функцій електронного збудження АIС атомів металів. Ввів в дію автоматизовану систему вимірів з управлінням за допомогою комп'ютера та зробив редагування програм, необхідних для проведення вимірів. Підготовив та провів багаточисельні і довготривалі за часом експерименти; зробив необхідну обробку, аналіз та інтерпретацію одержаних результатів; підготовив наукові статті; сформулював наукову новизну, основні висновки дисертації і основні положення, що виносяться на захист.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Результати, які представлено в дисертаційній роботі, одержані у відділі електронних процесів Iнституту електронної фізики Національної Академії наук України під час виконання двох науково-дослідницьких тем згідно розпорядження Бюро відділення фізики і астрономії НАН України: “Дослідження явищ і процесів в електронних оболонках атомів, молекул та іонів при їх взаємодії з електронами” (номер держреєстрації теми - № 0194U019173, 1994-1996 рр.); “Дослідження збудження автоіонізаційних станів та їх впливу на процеси у зовнішніх і внутрішніх оболонках атомів та іонів при зіткненнях з електронами” (номер держреєстрації теми - № 0197U005029, 1997-1999 рр.). За програмою міжнародних наукових спільних досліджень вчених INTAS (Англія, Бельгія) та СНД - країн (Росія, Україна) виконувався грант INTAS N96-0477 (1997-1999 рр).

Апробація результатів дисертації. Результати дисертації доповідалися та обговорювалися на 5 - тому (1995 р., Дубна, Росія) міжнародному семінарі “Автоіонізаційні явища в атомах”; 28 - ій (1996 р., Грац, Австрія), 29 - ій (1997 р., Берлін, Німеччина) та 31 - ій (1999 р., Марсель, Франція) міжнародних єврофізичних конференціях “Європейська група з атомної спектроскопії (EGAS)”; 20 - ій (1997 р., Відень, Австрія) та 21 - ій (1999 р., Сендай, Японія) міжнародних конференціях з фізики електронних і атомних зіткнень “ICPEAC”; 6 - ій (1998 р., Сієна, Iталія) міжнародній єврофізичній конференції з атомної та молекулярної фізики “EСAMP”; 19 - тому (1998 р., Златібор, Югославія) міжнародному симпозіумі з фізики іонізованих газів “SPIG”; міжнародній єврофізичній конференції “Елементарні процеси в атомних системах (CEPAS'2000)” (2000 р., Ужгород, Україна); вітчизняних конференціях IЕФ'96 (1996 р., Ужгород) та з нагоди 80-річчя НАН України “Елементарні процеси в атомних системах (ЕПАС'98)” (1998 р., Ужгород, Україна).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 17-ти наукових працях, список яких приводиться в кінці автореферату.

Структура та об'єм дисертації. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків та списку використаних літературних джерел із 113 найменувань. Її викладено на 147 сторінках друкованого тексту, включаючи 46 рисунків та 6 таблиць.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми досліджень, сформульовано задачі і мету роботи, визначено наукову новизну і практичне значення одержаних результатів, вказано особистий внесок здобувача, апробацію і публікації результатів дисертації.

У першому розділі розкрито суть основних фізичних понять, що використовуються в даній роботі, розглянуто основні експериментальні методи дослідження автоіонізаційних та резонансних явищ в електрон-атомних зіткненнях. Проведено аналiз лiтературних даних, присвячених питанню експериментального та теоретичного дослідження процесів електронного збудження АІС атомів лужних металів. Показано, що основним експериментальним методом дослiдження автоіонізаційних та резонансних явищ в процесах електронного збудження атомiв металів є електронна спектроскопiя в поєднанні з технікою електронного і атомного пучків, що перетинаються. Робиться висновок про те, що експериментальні дослідження енергетичних залежностей ефективних перерізів електронного збудження АIС атомів лужних металiв мали оглядовий характер і були проведені при низькій енергетичній роздільній здатності та чутливості апаратури, що не дало змогу авторам вияснити особливості процесу взаємодії налітаючих електронів з атомами в області припорогових енергій. Теоретичні дослідження АIС атомiв лужних металiв характеризуються тільки розрахунками ефективних перерізів електронного збудження для найбільш низькоенергетичних рiвнiв. Однак, із-за відсутності експериментальних даних їх достовірність залишалася не виясненою до кінця і не було подальшого розвитку теоретичних методів. Експериментальні та теоретичні дослідження ефекту взаємодії після зіткнення та резонансів негативних іонiв в автоіонізаційній області енергій для атома літію, а також інших атомів лужних металів на початок проведення наших досліджень були відсутні. Теоретично було передбачено існування двох метастабільних по відношенню до електронного розпаду станів негативного іона Li-, які зв'язані між собою дипольним переходом.

У кінці розділу сформульовано висновки.

У другому розділі описано експериментальну установку в цілому та окремі її вузли, а також розглянуто оригінальну методику вимірів функцій електронного збудження (ФЕЗ) АІС, які розпадаються в електронному каналі. Приведено результати контрольних експериментів, розглянуто калібровку енергетичних шкал та похибки вимірів.

Для вирішення поставлених в даній роботі задач з врахуванням вимог, які висуваються умовами експерименту, було виготовлено автоматизовану експериментальну установку для прецизійних досліджень електронних спектрів атомів металів. Установка складається з вакуумної камери, вакуумної системи відкачки та автоматизованої системи реєстрації (АСР). У вакуумній камері розташовані - камера зіткнень, електронна гармата (ЕГ), джерело атомного пучка, приймач електронів та аналізатор енергій електронів (АЕЕ) з детектором. Принцип роботи установки слідуючий. Пучок первинних електронів, сформований електронно-оптичною системою ЕГ, перетинає під кутом 90о пучок нейтральних атомів. Електрони, ежектовані в результаті розпаду АIС, та розсіяні електрони потрапляють на вхід АЕЕ, що встановлений під фіксованим кутом спостереження. Після аналізу електрони потрапляють на вхід детектора - вторинного електронного помножувача (ВЕП), сигнал з якого поступає на АСР. Залежність сигналу детектора від енергії аналізованих електронів дає спектр ежектованих або розсіяних електронів.

До складу електронно-оптичної системи ЕГ, яка була спеціально розроблена для даних досліджень, входять дві лінзи: комбінована двоелектродна імерсійна та триелектродна довгофокусна одиночна. Така конструкція гармати дозволила провести виміри в діапазоні енергій зіткнень Ео = 56ё600 еВ при сталій геометрії пучка, одержати моноенергетичність DЕ1/2 Ј 0.4 еВ в діапазоні енергій до 120 еВ. Двоциліндровий приймач дозволяв проводити повний збір електронного пучка і контролювати його кутову розбіжність.

Для формування атомного пучка в даній роботі було виготовлено джерело ефузійного типу, яке задовільняло вимогам строгої колімації пучка, практичній відсутності власного магнітного поля і забезпечення довготривалості експериментів. Формування атомного пучка здійснювалося каналом довжиною l = 2 мм та діаметром d = 0.7 мм, що розташований на верхній частині транспортуючого каналу (l = 30 мм, d = 3 мм). Останній дає змогу максимально віддалити нагрівач ефузійної камери від області зіткнень, а з іншого боку, максимально наблизити канал-формувач до центра зіткнень (до 2 мм). Конструкція джерела дозволяла одержувати концентрацію атомів в області зіткнень до 1013 ат/см3.

Для енергетичного аналізу електронів в даній роботі було використано 127о - ний циліндричний енергоаналізатор з радіусами обкладинок ra = 12.7 мм, rb = 36.2 мм і шириною вхідної та вихідної щілин Drо = 1 мм. Максимальний кут вльоту a визначався із геометрії вхідних лінз і був не більше 7о. Енергетична роздільна здатність аналізатора складала DЕ1/2 Ј 0.25 еВ. Електронно-оптична система енергоаналізатора складається із двох вхідних лінз та однієї вихідної лінзи. Вхідні лінзи призначені для фокусування, прискорення або сповільнення ежектованих та розсіяних електронів на вході в аналізатор. Вихідна лінза служить для фокусування та прискорення електронів, що пройшли через аналізатор на вхід ВЕП. На вході аналізатора використовувалася двойна система електростатичних дефлекторів та корегуючі електроди. Така конструкція забезпечувала стале пропускання та енергетичну роздільну здатність у всьому діапазоні енергій і кутів. Детектування електронного потоку проводилося в режимі рахунку одноелектронних імпульсів.

Автоматизована система реєстрації була створена на базі комп'ютера ДВК і модулів КАМАК. Основні функціональні можливості даної системи: керування енергією первинного електронного пучка і розгорткою спектра в широких діапазонах енергій зіткнень Ео; функціональний контроль блоків і каналів системи під час експериментів; поканальне накопичення імпульсів з виходу ВЕП з автоматичним нормуванням сигналу на значення інтенсивності первинного електронного пучка.

Виміри ФЕЗ АІС методом електронної спектроскопії мають кілька специфічних факторів, що відрізняють їх від аналогічних вимірів в радіаційній спектроскопії: наявність в спектрі ежектованих електронів фону від вторинних процесів розсіювання; енергетичне зміщення ліній в спектрі за рахунок ефекту взаємодії після зіткнення (ВПЗ), зміни у часі енергетичних шкал налітаючих і ежектованих електронів та пропускної здатності енергоаналізатора. Крім того, значна тривалість експерименту (не менше 50 годин), обмежений час роботи джерела атомного пучка, низький рівень корисного сигналу - все це вимагало розробки спеціальної методики дослідження ФЕЗ АІС, які розпадаються в електронному каналі.

Розроблена методика має три основні особливості: 1. Замість вимірювання інтенсивності одиночної лінії (як в оптичному методі) реєструється спектр ежектованих електронів, де присутні лінії всіх досліджуваних АІС. Це дозволяє правильно зробити інтерполяцію фону і контролювати енергетичне зміщення ліній в спектрі за рахунок ефекту ВПЗ. 2. Для контролю умов експерименту кожний раз перед та після вимірювання спектра ежектованих електронів вимірюється тестовий спектр завжди для фіксованого значення енергії зіткнень Ео. Цей спектр є частиною спектра ежектованих електронів і включає в себе одну або дві лінії. Залежність інтенсивності цього спектра від часу проведення вимірів дає оцінку сталості експериментальних умов. 3. Для калібровки енергетичної шкали первинного електронного пучка спектр ежектованих електронів вимірюється в одному енергетичному діапазоні зі спектром енергетичних втрат. Енергія первинних електронів визначається виразом: Ео = Ее + Евт + е DU, де DU - різниця значень напруги розгортки спектра для автоіонізаційної лінії з енергією Ее в спектрі ежектованих електронів та лінії з енергією Евт в спектрі втрат енергії електронів. Похибка у визначенні енергії Ео не перевищувала ± 0.1 еВ у всьому робочому діапазоні енергій зіткнень Ео = 56ё600 еВ.

Статистичний характер сигналу та наявність в спектрі фону вимагають виконання трьох стандартних етапів його комп'ютерної обробки: згладжування спектра, віднімання фону, апроксимація контурів ліній для визначення їх інтенсивностей. Аналіз поведінки інтенсивності фону в спектрах показав, що найкраща його інтерполяція досягається при використанні поліноміальної функції:

y = Ao + A1 x + A2 x2 + ЧЧЧ +An xn

де n = 1ё7 і визначається для кожного спектра окремо. Інтенсивності ліній в спектрах визначалися як площі і висоти, обмежені контурами ліній. Останні апроксимувалися функцією Гауса:

де А - площа контуру, w - ширина контуру. Сумарна похибка у визначенні інтенсивностей ліній в спектрах не перевищувала 11% для найменших значень інтенсивностей ліній. Обробка електронних спектрів виконувалася з використанням програмного забезпечення ORIGIN 4.10. ФЕЗ відповідних АІС одержувалися, як залежності інтенсивностей ліній (площі, висоти) від енергії зіткнень Ео.

Предметом контрольних вимірів була перевірка основної властивості електронного спектрометра - сталості ефективності збору та детектування ежектованих електронів як в межах енергетичного діапазону спектра, так і у всьому робочому діапазоні енергій зіткнень Ео = 56ё600 еВ. ФЕЗ АІС атома літію одержані в даній роботі з моноенергетичністю 0.9 еВ та для кута спостереження 75о в межах похибки експерименту добре узгоджуються з раніше одержаними експериментальними даними [1]. Вивлені на наших ФЕЗ особливості вказували на необхідність подальшого, більш ретельного дослідження припорогової області енергій з покращеною моноенергетичністю первинного електронного пучка.

У кінці розділу сформульовано висновки.

У третьому розділі приведено результати проведених досліджень процесів електронного збудження АІС атома літію та дається їх обговорення.

Розділ розпочинається вступом, в якому розглядаються умови проведених вимірів. Далі приводяться спектри ежектованих електронів, одержані для кутів спостереження 75о, 54.7о і 90о та в діапазоні енергій зіткнень Ео = 56ё600 еВ. Значний енергетичний проміжок між найбільш низькоенергетичними рівнями і 1 еВ, монотонність функції фону та симетричність контурів ліній в спектрах ежектованих електронів дозволили провести точне визначення інтенсивностей ліній, що відповідають електронному розпаду АІС (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Pо1/2,3/2, 1s(2s2p3P)2Pо та 1s(2s2p1P)2Pо атома літію і, тим самим, одержати ФЕЗ цих рівнів.

ФЕЗ рівнів (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Pо1/2,3/2 та 1s(2s2p1P)2Pо характеризуються різким зростанням відразу після порогу, основним максимумом і швидким спаданням в бік більших енергій. Функція збудження 1s(2s2p3P)2Pо рівня має типовий для оптично-дозволених рівнів хід з максимумом при енергії 200 еВ. Всі ФЕЗ починаються з припорогових максимумів a,b,c,d, які лежать на 0.2ё0.8 еВ вище відповідних порогів збудження АІС. Максимуми b,c,e одночасно спостерігаються на ФЕЗ 2S, 4Pо1/2,3/2 та (3P)2Pо рівнів. Для ідентифікації резонансної структури а-h, яка спостерігається на функціях збудження, крім прямого збудження з основного стану, було розглянуто й інші можливі процеси електронного збудження досліджених АІС, а саме: каскадне заселення через радіаційні переходи з більш високоенергетичних АІС (див. нижче реакцію 1) та резонансне збудження АIС через електронний розпад станів негативного іона Li- (реакція 2):

Li (1s22s)2S + eн ® Li**(1sn1l1n2l2)2,4L + eрозс ® Li**(1s2snl)2,4L + hn, (1)

Li (1s22s)2S + eн ® Li-(1sn1l1n2l2n3l3) ® Li**(1s2snl)2,4L + ееж (2)

Аналіз енергетичного положення відповідних АІС, з яких відомі радіаційні каскадні переходи на досліджувані рівні [2,3], а також теоретичні дані про положення низькоенергетичних конфігурацій іона Li- [4] показали, що припорогові максимуми a,b,c,d,е можуть бути розглянуті лише як прояв резонансного збудження (реакція 2), тоді як більш високоенергетичну структуру f,g,h слід віднести до процесів каскадного заселення (реакція 1).

В результаті проведеної ідентифікації було встановлено: три каскадні радіаційні переходи на (1s2s2p)4Pо рівень з верхніх (1s2p2)4Р, (1s2s3s)4S та (1s2s4s)4S рівнів [2]; один каскадний радіаційний перехід на 1s(2s2p3P)2Pо рівень з верхнього (1s2p2)2Р рівня при енергії 61.61 еВ [3]. Пороги цих каскадних переходів співпадають з початками максимумів е,f,g,h на ФЕЗ вказаних досліджених рівнів (див. стрілки). Відсутність на даний час даних про каскадні радіаційні переходи на (1s2s2)2S та 1s(2s2p1P)2Pо рівні не дозволяє зробити однозначний висновок про повну відсутність впливу каскадних процесів на збудження цих рівнів. Зокрема, максимуми еў і hў при енергіях 61.2 еВ, 63.8 еВ та максимум при 85 еВ на ФЕЗ (1s2s2)2S рівня, а також максимуми при енергіях 68 еВ, 70 еВ і 75 еВ на ФЕЗ 1s(2s2p1P)2Pо рівня можуть, в принципі, відповідати короткохвильовим переходам з рівнів 1sn1l1n2l2 (n1,n2 > 2) та 2s2nl (n > 2). Останні рівні належать так званому пустотілому (“hollow”) атому літію, в якого відсутні електрони на першій 1s оболонці в результаті подвійного її збудження.

Максимуми a,b,c,d та максимум е на ФЕЗ 1s(2s2p1P)2Pо рівня розташовані нижче порогів каскадних радіаційних переходів при енергіях 60.75 еВ для квартетних та 61.61 еВ для дублетних рівнів [2,3] і тому їх ідентифікація була розглянута на базі процесу резонансного збудження рівнів (реакція 2). Відсутність даних про енергії збудження станів негативних іонів для більшості елементів, особливо в області енергій вище першого потенціалу іонізації атома, спонукає залучення даних з розташування енергетичних рівнів в атомних системах, які є ізоелектронними до вибраного об'єкту досліджень. Для іона Li- ізоелектронною системою є атом берилію із збудженою 1s2 електронною підоболонкою. Якщо ж врахувати значно щільнішу локалізацію 1s електрона, ніж 2s електрона у атома літію (менше 1 а.u. i більше 4 a.u., відповідно [5]), то ізоелектронним до іона Li- з точки зору будови зовнішніх 2snl оболонок буде також іон He- з конфігурацією 2l12l2. Залучаючи ці дані, а також теоретичні розрахунки [4] було встановлено, що максимуми а і d слід віднести до резонансів форми. Вони мають один канал електронного розпаду на “родинні” (1s2s2)2S та 1s(2s2p1P)2Pо рівні, відповідно (табл. 1). Максимуми b,c ідентифіковані як резонанси Фешбаха з 3Po,e або 3,1Do,e термами 1s2s2р2 конфігурації, а максимум е - з 3Po або 3Do термами конфігурації 1s2р3 (табл. 1). Слід відмітити, що резонанси b,е мають два канали розпаду - на (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Pо і 1s(2s2p1P)2Pо, (1s2p2)4P рівні, відповідно. У резонанса с таких каналів електронного розпаду три - на (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Pо та 1s(2s2p3P)2Pо рівні.

Чітко виражена резонансна форма максимумів е,f,g,h на ФЕЗ (1s2s2p)4Pо та 1s(2s2p3P)2Pо рівнів, пороги яких були віднесені вище до радіаційних каскадних переходів з верхніх АІС (реакція 1), вказує на резонансний характер збудження і цих високоенергетичних рівнів. У цьому випадку має місце двоступінчастий каскадний процес заселення (1s2s2p)4Pо та 1s(2s2p3P)2Pо рівнів:

Li (1s22s)2S + eн®Li-(1sn1l1n2l2n3l3)® Li**(1sn1l1n2l2)2,4L + ep®Li**(1s2s2p)2,4Pо + hn (3)

На першому етапі відповідні резонансні стани негативного іона Li- розпадаються в електронному каналі на найближчі атомні АІС (резонансні каскади), які в результаті радіаційного розпаду заселяють досліджувані АІС (радіаційні каскади), призводячи до появи максимумів e,g,h на ФЕЗ 4Pо та максимуму f на ФЕЗ (3P)2Pо рівнів (процес 3). Процес (3) в таблиці 1 позначено як Li- + р.п.

Проведений в [6] детальний теоретичний розгляд резонансного збудження АІС (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Pо та 1s(2s2p3P)2Pо дозволив зробити порівняння з проведеною нами вище ідентифікацією резонансної структури а-h (табл. 1). На рисунку 2 наведено результати такого порівняння. Як видно, має місце співпадіння в енергетичному положенні і класифікації припорогових резонансів а,b,с для всіх досліджених рівнів.

Резонанс форми 1Ро (максимум а) має тільки один канал електронного розпаду - на “родинний” 2S рівень. Резонанси 3De та 1De (максимуми b,c) присутні також на ФЕЗ 2S рівня, що вказує на два канали їх електронного розпаду. Теорія не підтверджує існування третього каналу розпаду резонансу с в стан (1s2s2p)4Ро (максимум сў). У зв'язку з цим природа максимуму сў може бути пов'язана з теоретично передбачуваним у роботі [6] існуванням мало-інтенсивного резонансу 3Sе. У таблиці 2 наведено теоретичні та експериментальні значення енергетичного положення, ширини та дані спектроскопічної ідентифікації розглянутих резонансів негативного іона Li-. Видно, що розраховані енергії збудження рівнів негативного іона Li- узгоджуються з експериментом в межах похибки вимірів 0.1 еВ.

Вплив анізотропії кутового розподілу ежектованих електронів на форму та енергетичне положення виявленої резонансної структури а-h розглядається в роботі шляхом аналізу форми та енергетичного положення структури на ФЕЗ досліджених рівнів, одержаних для кутів 90о і 54.7о в діапазоні енергій зіткнень Ео = 56ё68 еВ. Враховуючи похибки у визначенні енергії первинних електронів в обох експериментах (± 0.1 еВ), слід відмітити очевидну подібність загального вигляду всіх ФЕЗ в діапазоні енергій зіткнень Ео=56ё60 еВ та співпадіння в енергетичному положенні припорогових резонансних максимумів a,b,c,d,e. Таким чином, аналіз походження цих максимумів, який був проведений вище для кута спостереження 54.7о (див. табл. 1), є справедливим і для вимірів, одержаних для кута 90о. Це дозволяє стверджувати, що анізотропія кутового розподілу ежектованих електронів для кутів спостереження 54.7о і 90о є незначною в діапазоні енергій зіткнень Ео = 56ё68 еВ і суттєво не впливає на енергетичне положення та форму припорогових резонансів а-е.

Окремо в роботі розглядається збудження конфігурації (1s2s2p)4Роj атома літію, яка складається з двох рівнів з j = 1/2,3/2, що ефективно розпадаються в електронному каналі, та рівня з j = 5/2, що є метастабільним по відношенню до електронного та радіаційного розпадів. ФЕЗ останнього була досліджена раніше в [7]. Порівняння даних [7] з нашими результатами, одержаними для рівнів з j = 1/2,3/2 показує, що припорогова структура на обох функціях в межах похибок експериментів добре між собою корелює. Відмінність у енергетичному положенні основних максимумів на ФЕЗ цих рівнів може бути пов'язана як зі значним внеском каскадних радіаційних переходів на 4Pо1/2,3/2 рівні після 61 еВ [2], так і з впливом на характер збудження цих рівнів ефекту їх конфігураційного змішування з верхніми дублетами (1s2s2p)2Pо [7].

Повні ефективні перерізи електронного збудження досліджених АІС атома літію одержувалися шляхом нормування експериментального перерізу збудження для 2S рівня, одержаного у відносних одиницях на теоретичні розрахунки. З цією метою зроблено порівняння з відомими теоретичними розрахунками, виконаними в наближенні спотворених хвиль з обміном (ОСХ) і в цьому ж наближенні з включенням поляризаційних потенціалів (ОПСХ) [8] та розрахунками в плоскохвильовому наближенні Борна (ПХНБ) [9]. Оскільки всі одержані в даній роботі ФЕЗ пронормовані на значення інтенсивності первинного електронного пучка, нормування експериментального перерізу збудження для (1s2s2)2S рівня на теоретичні розрахунки [8] при енергії Ео = 200 еВ та на теоретичні розрахунки [9] при енергії Ео = 600 еВ дало змогу одержати абсолютні максимальні значення повних ефективних перерізів електронного збудження для всіх досліджених АІС атома літію.

У заключному пункті третього розділу окремо розглянуто ефект ВПЗ, який виявлено в припороговій області енергій зіткнень як зміщення енергетичного положення максимумів автоіонізаційних ліній в спектрах ежектованих електронів при розпаді АІС атома літію. Аналіз спектрів ежектованих електронів, виміряних при різних значеннях енергій зіткнень, показав, що всі лінії зміщені за енергетичним положенням відносно своїх спектроскопічних енергій. Зміщення було виміряно в спектрах ежектованих електронів в діапазоні енергій зіткнень 56ё100 еВ з мінімальним кроком 0.1 еВ у припороговій області енергій. Встановлено, що зі зменшенням енергії зіткнень зміщення в бік високих енергій ежектованих електронів спостерігається тільки для лінії, що відповідає електронному розпаду (1s2s2)2S рівня, що і відповідає класичній моделі ВПЗ [10]. Для всіх інших трьох ліній, які відповідають електронному розпаду рівнів (1s2s2p)2,4Ро, зміщення відбувається в бік менших енергій, ніж їх відомі спектроскопічні значення.

Пказано зміщення енергетичного положення (в каналах) автоіонізаційних ліній в спектрах ежектованих електронів в залежності від енергій зіткнень Ео. Як видно, знак зміщення для (1s2s2)2S рівня є завжди позитивним, що і відповідає класичній моделі ВПЗ [10]. Для всіх інших трьох рівнів 1s2s2p конфігурації зміщення змінює свій знак при енергіях 62 еВ, 65 еВ та 66.0 еВ, відповідно для (1s2s2p)4Ро1/2,3/2, 1s(2s2p3P)2Pо та 1s(2s2p1P)2Pо рівнів.

Ми провели аналіз одержаних експериментальних результатів для 2S стану в припороговій області енергій з використанням класичної [10] і напівкласичної [11] моделей ВПЗ. Апроксимація одержаних результатів для 2S стану по формулі Баркера-Бері: De =аЕ1-n [10], де а - множник, що пропорційний ширині АІС, а показник n змінюється в залежності від АІС і атома мішені, а також зроблені нами розрахунки з використанням напівкласичної моделі Нігауса [11], в якій зміщення лінії DDee внаслідок ВПЗ задається формулою: Г [2 (E1 + DDee)]1/2 -- 4 DDee (E1 + DDee) -- DDee2 = 0, показали, що в обох випадках в області енергій перевищення над порогом E1 < 1 еВ експериментальна залежність зміщення помітно відрізняється від передбачених теорією.

Таким чином, проведений аналіз для 2S стану, а також негативний знак зміщення для станів (1s2s2p)2,4Ро вказує на існування деякого додаткового механізму, який може впливати на кулонівську взаємодію віддаляючихся електронів в припороговій області енергій. У зв'язку з цим в роботі розглядалося припорогове резонансне збудження АІС (див. реакцію 2).

В цій енергетичній області утворення і послідуючий електронний розпад досліджених АІС проходить згідно наступної реакції:

Li + eн®Li-**(1s2snlel)®Li**(1s2snl) + e1eж(l1)®Li+(1s2)+e1eж(l2)+e2eж(l3) (4)

На першому етапі розпад негативного іона Li- призводить до утворення АІС і ежектування повільного електрона з визначеним орбітальним моментом l1. На другому етапі розпад АІС призводить до утворення другого електрона з орбітальним моментом l3. Тобто, на відміну від класичної моделі [10], де ВПЗ відбувається в результаті взаємодії повільного розсіяного електрона й швидкого ежектованого електрона з визначеним моментом l1, в цьому випадку має місце корельована взаємодія двох ежектованих електронів з добре визначеними орбітальними моментами l2 і l3 в присутності поляризованого атомного потенціалу позитивного іона. Результат цієї взаємодії буде залежати від конфігурації АІС, який розпадається, що в свою чергу і може призвести до різного прояву ефекту ВПЗ для різних станів. Слід також звернути увагу на те, шо при енергіях, далеких від енергетичного положення резонансів, зміщення для станів з конфігурацією 1s2s2p змінює знак і стає позитивним у відповідності з класичною моделлю ВПЗ [10]. Цей факт є додатковим аргументом на користь запропонованої якісної моделі корельованої взаємодії двох ежектованих електронів в припороговій області енергій.

У кінці розділу сформульовано висновки.

Висновки

1. Проведений аналіз, відомих на початок наших вимірів, літературних даних з дослідження електронного збудження АIС атомів лужних металів показав, що експериментальні дослідження енергетичних залежностей ефективних перерізів електронного збудження АIС атомів цих металів були малочисельні і носили оглядовий характер. Внаслідок низької енергетичної роздільної здатності не було виявлено впливу резонансних процесів на електронне збудження АІС. Відсутність надійних експериментальних даних, в свою чергу, обумовила звужений характер теоретичних досліджень електронного збудження АІС, без аналізу впливу резонансних явищ.

2. Розроблено та виготовлено автоматизовану експериментальну установку для прецизійних досліджень спектрів ежектованих та розсіяних електронів атомів металів в умовах електронно-атомних зіткнень. Вперше розроблено та впроваджено методику вимірів ФЕЗ АIС, що розпадаються в електронному каналі.

3. Проведено прецизійні виміри спектрів електронів, ежектованих в результаті розпаду АIС (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Ро1/2,3/2, 1s(2s2p3P)2Pо та 1s(2s2p1P)2Pо атома літію, які вперше дозволили одержати енергетичні залежності диференціальних та повних ефективних перерізів електронного збудження досліджених АIС.

4. Вперше виявлено інтенсивну припорогову резонансну структуру на енергетичних залежностях диференціальних і повних ефективних перерізів електронного збудження АIС та проведено її спектроскопічну ідентифікацію з процесом електронного розпаду станів негативного іона Li- і радіаційними каскадними переходами з більш високоенергетичних автоіонізаційних рівнів. Вперше визначено енергетичне положення, ширину та канали розпаду станів негативного іона Li- в автоіонізаційній області енергій.

5. Порівняльний аналіз одержаних експериментальних результатів і теоретичних розрахунків електронного збудження 1s2 - підоболонки атома літію дозволив уточнити проведену спектроскопічну ідентифікацію станів іона Li- та вперше одержати абсолютні ефективні перерізи електронного збудження АIС.

6. Вперше виявлено та прецизійно досліджено ефект взаємодії після зіткнення. Виявлені особливості прояву ефекту в припороговій області енергій збудження пояснюються запропонованою якісною моделлю корельованої взаємодії двох ежектованих електронів, яка базується на вирішальній ролі резонансів негативного іона Li-.

7. Одержані в даній роботі експериментальні результати стимулювали теоретичні дослідження електронного збудження внутрішньої 1s2 - електронної підоболонки атома літію і можуть бути базою для подальшого розвитку прецизійних досліджень резонансних явищ при електронному збудженні АІС атомів інших елементів.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Боровик O.O., Красилинець В.М., Алексахін I.С. Електронне збудження автоіонізаційних станів атомів літію // УФЖ. - 1997. - Т. 42, № 4. - С. 400-405.

2. Borovik A.A., Krasilinec V.N. Ejected-electron excitation functions of autoionizing states in lithium atoms // J. Phys. B. - 1999. - Vol. 32, № 8. - P. 1941-1947.

3. Красилинец В.Н. Возбуждение автоионизационных состояний (1s2s2p)4Pj атома лития электронным ударом // Письма в ЖТФ. - 1999. - Т. 25, № 13. - С. 62-67. (Krasilinets V.N. Electron impact ionization of (1s2s2p)4Pj autoionization states of the lithium atom // Technical Physics Letters. - 1999. - Vol. 25, № 7. - P. 533-535).

4. Borovik A.A., Krasilinec V.N., Zatsarinny O.I. Total electron excitation cross sections for low-energy autoionizing states in lithium // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія Фізика. - 2000. - № 8. - С. 145-148.

5. Borovik A.A., Krasilinec V.N. Post-collision interaction effects in electron impact excitation of autoionizing states in lithium // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія Фізика. - 2000. - № 8. - С. 247-250.

6. Borovik A.A., Aleksakhin I.S., Krasilinec V.N. Ejected-electron excitation functions of autoionising states of lithium atoms in the near-threshold region // Book of Abstracts 5th International Workshop “Autoionization phenomena in atoms”.-Dubna (Russia).-1995.-Р. 24.

7. Borovik A., Krasilinec V. Electron impact excitation of autoionising states in lithium atoms // Збірник наукових праць “Наукові праці IЕФ'96”. -Ужгород: Патент. - 1996. - С. 40-43.

8. Borovik A., Krasilinec V., Remeta E., Zatsarinny O., Aleksakhin I.S. Electron impact excitation of low-lying autoionising states in lithium // Book of Abstracts 28th Europhysics Conference “EGAS”. - Graz (Austria). - 1996. - Р. 313-314.

9. Borovik A., Krasilinec V. Electron impact excitation of the 1s2s2p4PJ levels in lithium atoms // Book of Abstracts 29th Europhysics Conference “EGAS”. - Berlin (Germany). - 1997. - Р. 293-294.

10. Borovik A., Breza E., Krasilinec V., Vakula V. An experimental procedure for obtaining ejected-electron excitation functions of autoionizing states // Abstracts of contributed papers “XX.ICPEAC”. - Vienna (Austria). -1997. - Vol. 2. - Р. MO 113.

11. Krasilinec V.N., Borovik A.A. The energy dependences of ejected-electron intensities in lithium atoms measured at 54.7о and 90о observation angles // Book of Abstracts 6th European Conference on Atomic and Molecular Physics “EGAMP VI“. - Siena (Italy). - 1998. - Р. 4-87.

12. Borovik A.A., Krasilinec V.N. Electron impact excitation of the 1s2s2p2P autoionising levels in lithium atoms // Book of Abstracts 19th Summer School and International Symposium on the Physics of Ionized Gases (SPIG '98). - Zlatibor (Yugoslavia). - 1998. - Р. 73-75.

13. Красилинець В.М. Експериментальні дослідження особливостей припорогового збудження автоіонізаційних станів атома літію при електрон-атомних зіткненнях // Збірник наукових праць “Елементарні процеси в атомних системах (ЕПАС'98)”. - Ужгород: Патент. - 1998. - С. 115-123.

14. Borovik A. Krasilinec V., Zatsarinny O. Resonance excitation of the (1s2s2p)4P levels in lithium by electron impact // Book of Abstracts 31st Europhysics Conference “EGAS”. - Marseille (France). - 1999. - Р. 254-255.

15. Borovik A.A, Krasilinec V.N., Zatsarinny O.I. Observation of negative-ion resonances in electron-impact core excitation of lithium // Abstracts of contributed papers “XXI.ICPEAC”. - Sendai (Japan). - 1999. - Vol. 2. - Р. 233.

16. Borovik A.A, Krasilinec V.N., Zatsarinny O.I. Total electron-impact excitation cross sections for low-energy autoionizing states in lithium // Book of Abstracts of the International Europhysics Conference on Elementary Processes in Atomic Systems (CEPAS'2000). - Uzhgorod (Ukraine). - 2000. - P. 88.

17. Krasilinec V.N., Borovik A.A. PCI effects in electron excitation of autoionizing states in lithium // Book of Abstracts of the International Europhysics Conference on Elementary Processes in Atomic Systems (CEPAS'2000). - Uzhgorod (Ukraine). - 2000. - P. 113.

Література

1. Pejcev V., Ross K. J., Rassi D. Incident electron energy dependence of ejected-electron intensities corresponding to excitation of autoionising states in LiI // J. Phys. B. - 1977. - Vol. 10, № 15. - P. L579-L581.

2. Mannervik S., Cederquist H. The Quartet System of LiI // Physica Scripta. - 1983. - Vol. 27. - P. 175-182.

3. Cederquist H., Mannervik S. Autoionizing states in LiI observed in optical-emission spectra // Phys. Rev. A. - 1985. - Vol. 31, № 1. - P. 171-176.

4. Bunge C. F. Core-excited bound states of negative lithium // Phys. Rev. A. -1980. - Vol. 22, № 1. - P. 1-8.

5. Stolterfoht N., Chesnel J.Y., Grether M., Skogvall B., Fremont F., Lecler D., Hennecart D., Husson K., Grandin J.P., Sulik B., Guljas L., Tanis J.A. Two - and Three - Body Effects in Single Ionization of Li by 95 MeV/n Ar18 + Ions: Analogies with Photoionization // Phys. Rev. Lett. - 1998. - Vol. 80. - P. 4649-4652.

6. Zatsarinny O. R-matrix calculations of core-excited negative-ion states in Li // J. Phys. B. - 1999. - Vol. 32, № 19. - P. L565-L571.

7. Feldman P., Novick R. Auto-Ionizing States in the Alkali Atoms with Microsecond Lifetimes // Phys. Rev. - 1967. - Vol. 160, № 1. - P. 143-160.

8. Pangantiwar A. W., Srivastava R. e± impact excitation of autoionising levels in alcalis: a distorted-wave approach // J. Phys. B. - 1987. - Vol. 20, № 21. - P. 5881-5902.

9. Borovik A.A, Krasilinec V.N, Zatsarinny O.I. Total electron excitation cross sections for low-energy autoionizing states in lithium // Науковий вісник Ужгородського університету. Cерія Фізика. - 2000. - №8. - С. 145-148.

10. Barker R.B., Berry H.W. Electron Energy Distributions from Ionizing Collisions of Helium and Neon with Helium* // Phys. Rev. - 1966. - Vol. 151, № 1. - P. 14-20.

11. Niehaus A. Analysis of post-collision interactions in Auger processes following near-threshold inner-shell photoionization // J. Phys. B. - 1977. - Vol. 10, № 10. - P. 1845-1857.

Анотація

Красилинець В.М. Процеси електронного збудження автоіонізаційних станів атома літію. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.04 - фізична електроніка. - Ужгородський національний університет, Ужгород, 2001.

Дисертація присвячена експериментальному вивченню процесів електронного збудження автоіонізаційних станів (АІС) атома літію методом електронної спектроскопії з використанням техніки електронного і атомного пучків, що перетинаються. Виготовлено автоматизовану експериментальну установку, розроблено та впроваджено методику вимірів функцій електронного збудження (ФЕЗ) АIС, що розпадаються в електронному каналі. Вперше встановлено, що резонансна структура на ФЕЗ АІС (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Ро1/2,3/2, 1s(2s2p3P)2Pо та 1s(2s2p1P)2Pо пов'язана з процесом електронного розпаду станів негативного іона Li- та радіаційними каскадними переходами з більш високоенергетичних рівнів. Вперше визначено енергетичне положення, ширину та канали розпаду резонансів негативного іона Li- в автоіонізаційній області енергій і дана їх спектроскопічна ідентифікація. Вперше одержано абсолютні ефективні перерізи електронного збудження досліджених рівнів та зроблено їх порівняльний аналіз з теоретичними розрахунками. Вперше виявлено та прецизійно досліджено ефект взаємодії після зіткнення у атомі літію. Запропоновано якісну модель цього ефекту, яка базується на вирішальній ролі резонансів негативного іона Li- в припороговій області енергій.

Ключові слова: функція електронного збудження, ефективний переріз збудження, автоіонізаційні стани, резонанси, взаємодія після зіткнення.

Аннотация

Красилинец В.Н. Процессы электронного возбуждения автоионизационных состояний атома лития. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.04 - физическая электроника. - Ужгородский национальный университет, Ужгород, 2001.

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы (113 наименований). Общий объем диссертации составляет 147 страниц печатного текста, включая 46 рисунков и 6 таблиц.

Диссертация посвящена экспериментальному изучению процессов электронного возбуждения автоионизационных состояний (АИС) атома лития методом электронной спектроскопии с использованием техники пересекающихся электронного и атомного пучков. Изготовлена автоматизированная экспериментальная установка для проведения прецизионных экспериментальных исследований электронных спектров атомов металлов. Впервые разработана и внедрена методика измерений функций электронного возбуждения (ФЭВ) АИС, распадающихся в электронном канале. Наибольшее внимание в работе было уделено области припороговых энергий возбуждения АИС, где следовало ожидать наиболее четкое проявление резонансных процессов и эффекта послестолкновительного взаимодействия (ПСВ).

В ходе выполнения работы получены энергетические зависимости диференциальных и полных эффективных сечений электронного возбуждения АИС (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Ро1/2,3/2, 1s(2s2p3P)2Pо, 1s(2s2p1P)2Pо атома лития для углов наблюдения 90о и 54.7о в интервале энергий столкновений от порогов возбуждения уровней до 600 эВ. На энергетических зависимостях эффективных сечений впервые обнаружена интенсивная резонансная структура. Установлено, что наблюдаемая структура связана с процессом электронного распада состояний отрицательного иона Li- и радиационными каскадными переходами с более высокоэнергетических состояний. Обнаружена значительная роль резонансных процессов при электронном возбуждении и более высокоэнергетических АИС. Показано, что для углов наблюдения 54.7о и 90о в области энергий столкновений Ео = 56ё68 эВ анизотропия углового распределения испущенных электронов является незначительной и существенно не влияет на энергетическое положение и форму обнаруженной резонансной структуры. Впервые определены энергетическое положение, ширина и каналы распада резонансов отрицательного иона Li- в автоионизационной области энергий, а также дана их спектроскопическая идентификация. Обнаружен многоканальный характер электронного распада автоотрывных состояний отрицательного иона Li-. Получены абсолютные эффективные сечения электронного возбуждения исследуемых уровней, которые лежат в области 0.3ё1.0ґ10-18 см2 и сделан их сравнительный анализ с теоретическими расчетами. Установлено, что эффективность резонансных процессов возбуждения АИС атома лития у порога превышает 45% от максимального значения эффективного сечения возбуждения. Впервые обнаружен и прецизионно исследован эффект ПСВ для атома лития. В припороговой области энергий столкновений обнаружено резонансное поведение смещения для (1s2s2)2S состояния и отрицательный знак смещения для состояний (1s2s2p)2,4Ро. Выдвинута качественная модель корреляционного ПСВ, базирующаяся на определяющей роли резонансов отрицательного иона Li- в припороговой области энергий возбуждения исследуемых автоионизационных уровней.

Основные результаты работы были получены впервые в мировой практике. Их приоритетность подтверждается печатными работами в тезисах международных и отечественных конференций и в таких научных журналах, как “Український фізичний журнал”, “Journal of Physics B”, “Письма в ЖТФ”, “Науковий вісник Ужгородського університету”. Достоверность полученных в данной работе экспериментальных результатов обеспечивается современным уровнем техники эксперимента, правильным выбором разработанной методики исследований, тщательностъю и многократностью измерений и подтверждается независимыми теоретическими расчетами.

Полученные в данной работе результаты носят фундаментальный характер и позволяют глубже понять природу электрон-атомных столкновений, определяют энергетическую структуру автоионизационных уровней атома, а также переходов между ними; указывают на важную роль резонансов отрицательных ионов в заселении АИС; несут информацию о динамике перераспределения энергии в электронных оболочках. Установленные в работе закономерности и научная информация могут быть также использованы: при анализе эмиссионных спектров плазменных источников излучения, при поиске активных сред и разработке лазеров на парах металлов в ВУФ и рентгеновской областях спектра, при исследовании астрофизической плазмы, для проверки теоретических моделей и расчетов процессов электронного возбуждения атомов и ионов.

Ключевые слова: функция электронного возбуждения, эффективное сечение возбуждения, автоионизационные состояния, резонансы, эффект послестолкновительного взаимодействия.

Annotation

Krasilinec V.N. Processes of electron excitation of autoionizing states in lithium atom. - Manuscript.

Candidate of physical and mathematical sciences thesis. Speciality 01.04.04 - physical electronics. - Uzhhorod National University, Uzhhorod, 2001.

The thesis is devoted to the experimental studies of the electron excitation of autoionizing states of lithium atom by means of the electron spectroscopy method with the use of the crossed electron and atomic beam technique. The computer controlled experimental apparatus and new experimental procedure have been developed for measuring the electron excitation functions (EEF) of autoionizing states (AIS) decaying via the electron channel. For the first time the resonance structure has been found in the EEF AIS (1s2s2)2S, (1s2s2p)4Ро1/2,3/2, 1s(2s2p3P)2Pо and 1s(2s2p1P)2Pо, which has been related to the electron decay of the Li- negative-ion states and the radiative cascade transitions from the higher energy levels. The energy position, width and decay channels of the Li- negative-ion resonances in the autoionizing energy region have been determined and their spectroscopic classification has been performed for the first time. The absolute effective electron excitation cross sections for the low-lying levels have been determіned for the first time and comparatively analysed with respect to the theoretical calculations. The effect of the post-collision interaction has been found and precisely studied for the first time for lithium atom. The qualitative model of this effect based on the crucial role of the Li- negative-ion resonances in the near-threshold energy region has been proposed.