DOLOČANJE RELATIVNE KONCENTRACIJE VIBRACIJSKO EKSCITIRANIH MOLEKUL VODIKA
Iztok Čadež*, Institut "Jožef Stefan", Jamova 39, Ljubljana
DETERMINATION OF RELATIVE CONCENTRATION OF EXCITED HYDROGEN MOLECULES
ABSTRACT
Tn« mdirwd for dstermmaiion o> the vibrational e^cilatton ü< hydrogen molecule« rs descriDed The me(hM i$ Oased ori th3 ddtecbon of H' ions, formed by (h« dissociative dttachi^nr^t of low energy electrons (between 0 and 4,5 eV) The metrtoa altows the detection of vibranonal states H; moJecuieup to (uptovslO foe HD and uptov=13tor D?)
POVZETEK
Ooisaru ]% metoda za določanje viDtacijske ehsct'acijs rnoisKul vodika Temedji na detekcifi H icn0vi:p(0(«$a<ji$<!ciativrv9ga2aj@t|a elektronov z majhno ene/gijo (med O ir» 45 eV) Melodaomogo^ detefccip viOracijsKih stanj Mj molekule do (do tf=10zaHD oz v=I3 za Da).
t UVOD
Vpliv atomske fizike na druga področja fizike, druQ^ naravoslovne vede kot tudi na različne tehnološke dejavnosti, je velik Posebno |e očiten pri razvoju novih instruiTieritainlh metod, ki slonico na specifi^ih lastnostih posameznih atomskih delcev. Takšnih primerov je veliko, omenimo naj samo uporabo specifičnih last» nosti atomov ali molekul pri razvoju laserjev, plazem-skih tehnologij, ki se uporabljajo pri razvoju novih materialov, ter razvoj novih metod za določanje minimalnih sledi specifičnih snovi v različnih vzorcih. Sistematično raziskovanje posameznih lastnosti ato» mov in molekul je v bistvu izredno donosna dejavnost, saj poleg te^a, da poglablja razumevanje fundamen-talnih lastnosti materije in osnovnih zakonitosti, ki v mikrosvetu obstajajo, tudi bistveno vpliva na razvoj drugih fundamental ni h znanosti (druga področja fizike, npr astrofizike, kemije, biologije), tehnologije, medi* cine in tako prispeva k izboljšanju kakovosti vsakdanjega življenja.
O enem primeru razvoja nove merilne metode, ki sloni na poznavanju detajlov atomskih procesov, bo govora vtem prispevku. Poznavanje specifičnih lastnosti dlso-ciativnega zajetja elektronov majhne energije na molekule vodika smo uporabili za razvoj popolnoma nove metode za določanje stanj rotacijsko-vibracijske eksoJtacije teh molekul. Zanimivo je, da je. zaradi simetrije molekule, življenjska doba različnih vibracijsko m rotacijsko ekscitiranth stanj popolnoma pro$fe molekule vodika izredno velika, od okoii 24 dni pa do več let (najnižja rotacijska stanja}.
Velik je temeljni pomen vibracijsko in rotacijsko eksci-tiranih vodikovih molekul, tako v naravi kot tudi pn različnih raziskavah tehnološkega pomena. Naj samo omenimo pomen za astrofiziko /1/, za intenzivne volumske izvire H* ionov/2/ In za procese na površinah /3/ Rekombinacija atomov vodika na površinah je naj-
bolj elementaren katalitični proces, zato je zelo pomembno poznavanje lastnosti molekul, ki se pn tem tvorijo M/, Poleg metode, opisane v tem prispevku, obstajajo tudi laserske metode, ki omogočajo detekti ranje ro-vibracijskih nivojev vodikovih molekul /5/. Te metode so praviloma dražje, omogočajo zadostno občutljivost zaznavanja nižjih eksoitiramh nivojev, so pa hitrejše m imajo odlično ločljivost.
Z metodo, o kateri govorimo, smo prvič zaznali izredno veliko vibracijsko ekscitacijo molekul vodika, ki se tvorijo z rekom bi nacijo na površinah volframa intantala /6/, in s tem pričeli bolj detajlno analizo tega procesa Metodo smo uporabili za analizo vibracijske ekscitacije molekul vodika, nastalih pn rekombinaciji na površinah 12 različnih kovin /7/, kot tudi na površini amorfnega ogljika/8.'. Eksperimentalno metodo smo razvili v Labo-ratoire de Dinamigue Moleculaire et Atomique, Univer site Pierre et Mane Cune, Pans, odgovarjajočo nu-menčno zasnovo analize eksperimentalnih spektrov pa na Institutu za fiziko v Beogradu
2 EKSPERIMENTALNA METODA
Metoda za detekcijo vibracijsko ekscitiranih molekul vodika je že detajlno opisana /91. Metoda sloni na lastnostih disociativnega zajetja elektronov na molekulo vodika v področju njenega najnižjega resonančnega
stanja:
e H2 (X^'^.V-O) => Hž (^ly"^) => H' -f- H
(1)
stalni naslov Instilul za fiziku Pregrevtca 118.11060 Zemun
Disociativno zajetje )e resonančni proces (dogaja se samo v ozkem inten/alu energije vpadnega elektrona) Pri resonančnih procesih prihaja, v prvem koraku, do začasnega zajetja elektrona oziroma formiranja nestabilnega negativnega iona. Obstojnost tako formiranih negativnih ionov je različna za različne molekule in le lahko od približno 10 "s pn O2, 10 'S pn N2 m 10 za proces (1) v H2. Vedno pnsoten način razpada takega nestabilnega iona je izpuščanje zajetega elektrona. to se pr^vi Inverzni proces zajetja. Pri tem procesu, imenujemo ga resonančno sipanje elektrona, praviloma prihaja dO bolj ali manj pomembnega vibracijskega ekscitiranja nevtralne molekule. V primeru, ko imajo neki atomi, ki tvorijo molekulo, pozitivno elektronsko afiniteto, je mogoč tudi razpad nestabilnega negativnega iona z disociacijo na nevtralni del in stabilni negativni lon. Ta, drugi kanal rezonančnega procesa imenujemo disociativno zajetje.
Presek v maksimumu za disociativno zajetje (1) elek trona na molekulo H? je zelo majhen, /10/. Proces ima prag pri 3.71 eV. presek pa je zaradi spfif^jfičnih Iai5tnn<rti mnlftkiil^mih potArriflInv i.i^trez» nih Stanj končen, takoj nad pragom - vertikalni porast. Stabilni negativni ioni vodika, ki s tem procesom nastanejo, imajo energijo Eh- » 0,5(Eei - 3,71 eV), kar pomeni, daje energija v bližini praga zelo majhna. Zelo
pomembnd lastnost te^a najnižjega procesa disocta-tivnega zajetja je, da ustrezni presel< izredno hitro narašča» če je molekul a vibracij s ko ali rotacijsko eksci* tirana * v za^tku za več kot en velikostni red za vsako naslednje višje vibracijsko stanje /11/. Tako doseže presek za disociativro zajetje na molekulo v vibracij* skeri) stanju v«5 vrednost okol»	Prag za
disociativno zajetje na molekulo, ki ima energijo ro*vi* bracijske ekscitacije Ee>, je r^vno za velikostte energije nižji od praga za primer v^O oziroma se prag nahaja na 3,71'Gex, Če energije izrazimo v eV. Posebnosti disociativnega zajetja na vodiku, so razlog, da je ta proces ugoden za diagnostiko vibracijske (in tudi rotacijske) ekscitacije te molekule. Ta ugodna naključja so; 1} relativno velika razdalja rr^ed vibracijskimi nivoji v vodiku (okoli 0.5 eV za nižje nivoje) in s tem razmaknjeni pragovi za zajetje, 2) nastali ioni imajo majhno energijo pn pragu in 3) presek je izredno velik za molekule v višjih ekscitiranih stanjih.
Da bi opisane leistnostj disociativnega zajetja elektrona na molekule vodika uporabili kot diagnostično metodo, smo postavili eksperimentalno aparaturo, ki je snemat» sko pnkazana na sliki 1.


_ I _ lAri^Lo
kije	Icčjc
III
'r>dil:oR>
«lica t [ ^_■
HvdQrupnin» nastti fjker
II
u
ki»lekiot C Iv k I tofvnv
t
ecii'
Slika 7. Shematska predstavitev eksperimenta za 0otočan/e vipracijske ekscitac^/e molekulov voOtka
Elektroni, ki jih s termično emisijo sprošča katoda, tvorijo začetni elektronski curek, ki nato preide skozi elektrostatični energijski filter (127*stopinjski cilindrični, odklonski), S tem se zmanjia širina energijske porazdelitve prepuščenih elektronov na, značilno, okoli 60 me V. te elektrone nato z ustreznim lečjem pospešimo ali zavremo do končne želene energije. Tako formirani curek elektronov seka pod pravim kotom curek vodika, k) ga želimo analizirati, in ga nato Ujamemo v kolektorju elektronov. Značilni tok elektronskega cur1<a je okoli 20 nA. Vodik, ki ga analiziramo, prihaja iz celice, ki je bila opisana v prejšnjem pnspevku /12/ (slika4 v/12/). Vnjej prihaja do nastanka ro-vibra-djsko ekscitiranih molekul vodika ob rekombinaciji atomov vodika na kovinskih stenah. Razni procesi v sami celici (rekombinacija na površini, prenos vibracijske energije'molekul pri trkih s stenami ah z drugimi molekulami) so najbolj zanimivi in je njihovo razisko» vanje tudi cilj našega eksperimenta. Bolj detajlni opis teh prt}cesov in stanje njihovega trenutnega poznavanja bo objavljeno v prihodnjem prispevku v Vakuu-mistu.
Navpično na smer elektronskega curka in curka plina iz celice postavimo sistem za detekcijo nastalih H' ionov, ki ga sestavljajo:
i)	ionsko lečje, ki nam omogoči učinkovito zbiranje nastalih H ionov z majhno energijo in oblikovanje ustreznega ionskega curka
ii)	kvadfupolni masni filter, ki je nastavljen tako da loči H* ione od elektronov m eventualno drugih negattvnih ionov, m
iii)	čeneltrona, ki detektira posamezne ione. Čenel-tron je postavljen zunaj osi. da bi fotoni ter meta-stabilni atom) in molekule čim manj prispevali k signalu ozadja. H* ione detektiramo z čeneltro-nom s standardno tehniko večkanalnega skali-ranja.
Metodo, ki jO opisujemo, lahko uporabimo le v va* kuumu (do okoh lO'^mbar) zarad» nemotenega transporta elektronskega m ionskega curka m tudi zaradi ustreznih razmer za uporabo čeneltrona Vakuumska komora m črpalni sistem omogočata čisto delo z osnovnim vakuumom okoli 10 ® mbar.
Populacijo vibracijske ekscitacije vodikovih molekul iz plinskega curka določimo iz spektra, ki ga dobimo, ko zvezno spreminjamo energijo elektronskega curka od okoli O eV pa do 4,5 eV. Istočasno s spreminjanjem energije elektronskega curka detektiramo H* ione. Na sliki 2 je prikazana odvisnost ionskega signala od energije elektronov za pnmer, ko je tarča vodtk pri normalni, sobni temperaturi Za energijo curka, manjšo odS.SeV. opazimo samo signal ozadja, medtem ko nato signal hrtro narašča in dobimo maksimum, ki že nad okoli 4, i eV ponovno preide v ozadje. Širina vrha signala je odvisna od širine energijske porazdelitve elektronskega curka, selektivnosti vhodne ionske optike na ione "nuHe" energije in temperature o'i'^a. Vhodno ionsko lečje uporabljamo po načinu, znanem DOd imenom "spektroskopija pragov" Ker v opisanem eksperimentu ne uporabljamo tehnike diferencialnega črpanja, je dei signala, ki ga izmenmo na opisani način, posledica trkov z molekulami, ki se nahajajo v preostali atmosferi vodika v celici. Te molekule ne prihajajo direktno iz celice, pač pa SO tu zaradi počasnega izčrpavanja in karakterizi rajo molekule, ki so se velikokrat zaletele ob stene vakuumske komore, predno so. naključno, prispele nazaj do interakcijskega prostora. Oa bi ocenili prispevek signala, ki je posledica tega, difuznega plina, snemamo posebej tudi H signal, ko z istim pretokom vodika, in s tem pri enakem tlaku v vakuumski komori, vpuščamo plin skozi posebno stransko cev, ne pa skozi celico. Vtem primeru imamo v vakuumski komori enakomerno porazdelitev plina in ustrezno manjši signal. Tako izmerjeni signal je za Ilustracijo relativnega prispevka k signalu od difuznega pirna prikazan na sliki 2 {krivulja b). Za oba Spektra, kakor tudi za spekter (a) s slike 3, je bil čas zbiranja signala 10 s na kanal
Skala za energijo elektronskega curka na sliki 2 in na naslednjih slikah je določena tako, da je vrh v=0 signala postavljen na 3,8 eV. Zaradi kontaktne razlike potencialov različnih materialov in drugih vzrokov pa obstaja pri eksperimentih 2 elektronskimi curki majhnih drergij	razlika (tudi do nokaj ste meV) med
eksperimentalno (določeno z razliko napetosti med katodo m prostort)m interakcije) in pravo energijo elektronov, Precizno kalibracjjo je možno narediti z natančnim merjenjem praga za disociativno zajetje (1)
all pa. recimo, s pragom za proces formiranja lordskega para:
e + H2=>H'' + H' + e,	(2)
ki se nahaja pri nekoliko višji energiji (17,34 eV).
JS
30 •
r = 52 M^wr
a.
= in
: "liMflni* |ilui b: (lifiiaii iriin

J i


F.iicrfiijn rlrktromA / eV
S^f^ta 2. Odvisnost pnd9lk9 l-T ionov od energije elek' tronov a) molekule iz celice niso vibrsdfsko ekscKirane - hladen plin; b) prispevek signalu od plina ozedja
Ko imamo v plinskem curku, ki prihaja iz celice, tudi molekule vodika, ki so vibracijsko eKscitIrane, orihaja do d^sociativnega zajetja že pri nižji energiji elektronov in s tem tudi do spremembe H* spektra glede na spekter na sliki 2. Primer spektra H* ionov, dobljenega z vzorcem vodika, ki vsebuje tudi visoko ekscitirane molekule, je prikazan na sliki 3. V tem pnmeru vidimo niz vrhov v signalu pri energiji elektronskega curka, ki je nižja od tiste, na kateri se pojavi signal za molekule z v«0. Razlika energij vrha, ki odgovarja v»0, in nekega drugega vrha iz spektra je ravno enaka energiji ekscitacije molekul, iz katerih prihajajo ioni na tem
M
V
J«
I
r
lSnr«ln<«; jrklo r. .......r

— a TT = jrkiOK b . dlAiTikJ Diii»
li.' -J
» fl 7	1 v 4 - } 2 I I»
I I I I '• I I I ^

i i 1 i i (viicrgijii rlektroiKrt' / «V
Slika 3. Odvisnost pridelka H' ionov od energije elektronov: a) molekule iz ce/«e so vibracijsko ekscitirane. s r« označimo temperaturo volframske nitke za disociaciio; b) prispevek k signsla od plina ozadja - isto kot b na sUki 2
mestu. Tako je izmerjeni spekter v bistvu spekter eksci-tacije vodikovih molekul v plinskem curku. Na sliki so z navpičnimi črtami predstavljeni položaji, ki odgovarjajo vrhovom za v« O do 9. Prikazani spekter {a} s slike 3 je dobljen pri tlaku vodika v celici, Ps=52 m bar. kc na stene celice ni bilo naparjene druge kovine. To se pravi, dajeta spekter značilen za nerjaveče jeklo, iz katerega je oelica narejena.
Pri obdelavi eksperimentalnih spektrov moramo najprej od signala odšteti prispevek difuznega plina in nato Še približno linearno ozadje. Iz takega eksperimental* nega spektra dotMmo relativno populacijo molekul v posameznih vibracijskih stanjih, če upoštevamo ome* njeno odvisnost presekov za disociativno zajetje od začetne ekscitacije molekul. 2a to smo razvili posebni postopek dekonvolucije.
2 uporabo teorije lokalnega kompleksnega potenciala smo /9/ izračunali preseke za disociativno zajetfe elek tronov za vsa dosegljiva vibracijska stanja (do v^9 za H2, do v=lO za HD in do v»13 za D2) za tri izotope molekule vodika (metoda, ki jo opisujemo, je uporabna za vse te izotope), izračunali smo preseke za prvih 15 rotacijskih stanj vsakega od omenjenih vibracijskih stanj (razen za najvišja, kjer }e bila omejitev zgornja meja celotne ro-vibracijske energije). Čez eksperimentalnim profilom črt konvoluiramo produkte populacij in izračunanih presekov, ki jih postavimo na ustrezne energije, dobimo Izračunan spekter, podoben eksperimentalnemu Eksperimentalni profil črt dobimo iz spektra za hladni plin. Poskusne populacije spreminjamo, dokler ne dobimo zadovoljivo ujemanje izračunanega in ek s pen mentalnega spektra. Pri iskanju populacij vedno začenjamo z Boltzmannovo porazdelitvijo za vibracijske (vibracijska temperatura Tv) in rotacijske (temperatura Tr) nivoje Da bi dobili končno ujemanje izračunanega In eksperimentalnega spektra, prilagodimo posamezne intenzitete vibracijskih vrhov. Zaradi omejene ločljivosti spektrov ponavadi ni mogoče Ooij detajlno opisati populacijo rotacijskih nivojev.
Na sliki 4 je prikazan primer analize eksperimentalnega spektra (a) s slike 3. Uporabljeni so bili naslednji parametri. Zo=0,88 (kar pomeni, da je 88% prispevka v v^o vrtiu posledica molekul, ki niso nastale zre kombinacijo na površini), Th;a300 K (temperatura teh, "hladnih" molekul), Tviö=35CW K {začetna pnbližna vibracijska temperatura) in Troi®500 K (rotacijska temperatura.
i.i>
— on
«
=	I.
h
n »
f v

|*i)«r»in>« :	jckjn
I', - .«2 uhaf
— /"'0 BX Tv4«lVQK Trrts^lYW
1»il • wnK
Knerftlja «lokrronoi / bV
4 Eksperimentalni in izračunam spekter pridelka H ionov za značilen zgied - speWer a s slike 3
predpostavljene enaka za vsa vibracijska stanja). In* tenzitete posameznih vrhov so glede na Boltzman-novo, ki bi ustrezala temperaturi Tvib-3500 K, individualno korigirane 2 množenjem z naslednjimi faktorji: 1,0(2av=0),0.95(2av*1),0,4(2),0,28 (3), 0,8 (4), 1,0 (5), 0,5 (6), 0,2 (7) . Primerjava izračunanega In eksperimentalnega spektra Je zadovoljiva, čeprav oblike vrhov kažejo, da obstajajo neujerr^anja, ki so posledica različne rotacijske populacije molekul za različna vibracijska stanja. V izračunanem spektru je predposiavljena stalna rotacijska temperatura Tr « 500 K za celotni spekter. Zaradi omejene ločljivosti metode, vpIK'a rotacijska temperatura v glavnem na širino vrhov za posamezne vibracijske nivoje. Kot posebne vrhove aii bolj močne perturbacije oblik vibracijskih vrhov (ahko zaznamo le višje (ponavadi J=5 in 7) rotacijske nivoje. S slike 2 je razvidno, da se pri rotacijski temperaturi 500 K ustrezno reproducirata le prvadva vibracijska vrhova (vk1 in vs2), da so pa vrhovi za višje vibracijske nivoje iirši kar je posledica drugačne, vije, rotacijske tem* perature.
(U»
HY'
lir'
3 la-*
v
a ir
iri'
7, • C.'« T • IOil> . T,, • ICOk r^ -	•
r«iOi«I Q.oftiJi'O<1.7
r«|.ii««t. oe< 11 • I o oei6i-o • o8<'i-fi: •
«
1
r-»

Ml	I.« :.i> I*
ViiicrKijH ckvcilucije
.««I
Slika 5. Porazdelitev populacij vibraoljskih nivojev za spekter, prikazsn na sliki 4 v odvisnosti od er7erg//e vibracijske eksciladje
Končni rezultat analize eksperimentalnega spektra, ki je vključen v izračunanega s slike 4. je porazdelitev populacij vibracijskih nivojev, kar je za isti primer prikazano na $likt 5. Na tej sliki je prikazana relativna populacija nivojev glede na v^O in v odvisnosti od energije vibractjske eksdtacije. Ugotavljamo, da pri> kazana porazdelitev odstopa od Boltzmannove, ki bi bila premica z naklonom, karakterističnim za Tv,
3 FORMIRANJE VIBRACIJSKO EKSCITIRANIH MOLEKUL
Tu bomo samo na kratko omenili način, kako pripravimo vodik z visoko vibracijsko ekscrtacijo v celici Kot je opisano v/12/, imamov celici, sko2i katero prepuščamo vodik, vročo volframsko nitko, s katero povzročimo disociacijo molekul. Nastali atomi vodika se lahko pri tr1<u ob kovinske stene celice adsorbirajo ali pa lahko pride do njihove rekombinactje z alomi. ki se na steni že nahajajo Ta, drugI proces
H(plln) +■ H(površina) ^ H2(v,J)(plin), 16
je rekombinativna desorpcija, ki pripelje do vibracijske ekscitacije, ki je v naših eksperimentih opazimo. Reakcija (3) je dejansko najbolj elementarna kataliza in je zaradi tega njeno raziskovanje temeljnega pomena. V eksperimentih z opisanim sistemom lahko menjamo lastnosti površin z naparevanjem raznih kovin, lahko spreminjamo tlak v celici in temperaturo njenih sten v območju od okoli 400 K pa do okoli 90 K
V celici, v kateri z reakcijo (3) tvorimo vibracijsko eksc(-tirane molekule vodika, se dogajajo še drugi procesi, kar pripelje do tega, da interpretacija naših eksperi* mentalnih spektrov nI enostavna Molekula ima nato, ko je formirana z reakcijo (3), majhno verjetnost, da direktno, brez trkov s steno, pride iz celice v prostor, kjer se sekata plinski In elektronski curek Zaradi geometrijskih parametrov celice je ta verjetnost le okoli 0,1%, Na sliki 6 je pokazana porazdelitev števila trkov ob notranjo steno celice od trenutka nastanka pa do tedaj, ko molekula pnieti skon izhodno odprtino v območje interakcije oziroma v vakuumsko komoro. Porazdelitev s slike 6 je dobljena z računalniško simulacijo statističnega gibanja molekule v celici, brez upo-števar>ja medsebojnih trkov molekul. Predpostavljena je realna oblika m dimenzije celice: valj premera 37 mm ir> višine 55 mm s centralno izhodno odprtino premera 4 mm v sredi zgornje ploskve valja.
11)0
«n
<;t)
IN • «icm
I, -5.* cm
9.
9
HV .
, * it
^	m
O	ID	^	m
Irk^x I MH)
Slika 6. Porazdelitev števila trkov molekule na sienal^ celice po njenem nastanku z rekombinscijo mi površini Za prikazani primer vse molekule zečenjejo svojO pot v sredi dna celice. Računalniško je simuliranih 1000 naključnih primerov.
V splošnem se molekula po nastanku z rekombmacijo zaleti večkrat ob stene celice, predno prileti iz nje. Pn tem prihaja do spremembe njenega ro-vibracijskega stanja. V curku vodika, ki prihajajo iz celice, rmamotorej neko ■mešanico' molekul, ki so preživele različne nize dogodkov. O molekule, ki so nastale z rekombinacijo in se nato večkrat zaletele ob stene celice, lij molekule, ki so udarile ali nastale na vreči vciframski nitki In nato po trt<ih z stenami celice priletele v interakcijSki prostor ter iii) molekule, ki sc po nekem številu trkov s stenami celice brez kakršne koli spremembe prišle v interakcijSki prostor. Molekula doživi povprečno okoli 680 trkov.
preden prispe v prostor Interakcije. Dejstvo, da v eksperiment h zaznamo veliko vibracijsko ekscitacijo, priča, da je vibracijska relaksacija pri trkih s površir^ami iibkd.
V tej diskusiji smo zanemarili trke med samimi molekulami ter med molekulami in atomi v sami celici, kar je upravičeno glede na relativno nizek tlak v celici - največ do okoli 70 Mbar. Ker je srednja prosta pot za vodik X(cm) = 12/p5(kibar), imamo v našem primeru še vedno pomembno Število tudi med-molekulskihlrkov. Vseeno je njihov vpliv na eksperimentalne spektre majhen zaradi zelo majhne verjetnosti vibracijsko-vibracijskega (V-V), vibracijsko-rotacijskega (V-R) in vibracijsko-translatomega (V-T) prenosa energije pri posamičnem trku. Zanemarljivost vpliva volumnih trkov dokazemo iz nespremenjene oblike spektrov, ko spreminjamo tlak v celici pri posameznih eksperimentih. Spremembe tlaka v celici v območju med okoli 5 m 70 ^bar pripeljejo samo do proporcionalne spremembe intenzitete signala ne pa tudi do spremembe oblike spektra. Bolj verjetni so V-T prenosi pri trkih molekul z atomi vodika, toda v našem primeru je stopnja disooijacije vedno majhna, značilno okoli 1%.
Iz povedanega je rarvidno, da je za točno interpretacijo rezultatov eksperimenta potrebna ustrezna statistična analiza. Vendar tudi brez take detajlne analize lahko sklepamo na določene lastnosti procesov.
4 REZULTATI
Z Opisano metodo smo analiZkrall vpliv sestave sten v celici na vibracijsko ekscitacijc molekul, ki iz celice izhajajo. Na stene smo naparili tanke plasti, značilno okoli O Imit». raznih kovin in opazili pomembne spremembe spektrov. Raziskali smo vpliv Al. Ag. Au, C, Cu. Fe, Mo, Nb, Ni, Pd, f*t, Re, Ta, Ti, W in nerjavečega jekla (meritev z čisto celico brez naparevanja). Ugotovljene so bile bistveno različne porazdelitve ro*vibrac^jskih stanj vodika za razične kovine in ti vplivi so zelo repro-ducibilni. v ne kalen h primerih praktično nismo zaznali vibracijske ekscitacije ali pa je le-ta bila zelo šibka (srebro, renij, sveže naparjena površina zlata), pri nekaterih smo zaznali bolj ali manj izrazito ekscitacijo samo prvih treh ali štirih nivojev (platina, baker, stabilna plast zlata), pn nekaterih pa izrazite ekscitacijc do najvišjih nivojev (volfram, nerjaveče jeklo, molibden, tantal m še posebno aluminij m niobij). Posamezni primeri imajo svoje, zelo zanimive karakteristike. Tako, recjmo, pri niobiju zaznamo poleg zelo velike vibracijske ekscitacije tudi zelo široke vrhove, kar pomeni, da je tudi rotacijska energija zelo visoka {okoli 2000 K). Pri tantalu je nasprotno, čeprav opazimo zelo visoko vibracijsko ekscitacijc, imamo najnižjo rotacijsko, samo okoli 600 K za visoke vibracijske nivoje ^n manj za nižje. Pri bakru imamo posebnost, da zaznamo veliko rotacijsko ekscitacijo, čeprav so ekscitlrani le samo prvi trije vibracijski novoji.
Po relativno površnem eksperimentalnem "obisku" mnogih vrst površin sledi detajlna analiza posameznih
primerov, ki so pokazali določene zanimive posebnosti. Prvo od teh raziskav smo pred kratkim naredili z zlatom. Dobro poznavanje mehanizmov za vzbujanje in gasitev vibracijske ekscitacije molekul vodika bo verjetno Imelo pomembne, tudi praktično uporabne posledice.
5 SKLEP
V	prispevku smo se omejili na opis metode za detekti-ranje ro-vibracijskih ekscitacij molekul vodika. Skupaj z metodo za določanje relativne stopnje disociacije. ki je bkla opisana v /12/, pa opisani eksperimentalni sistem predstavlja močno orodje za diagnostiko vodika, ki bi ga lahko uporabili tudi za dopolnilno diagnostiko plazme, v kateri je vodik prisoten primarno ah pa kot pro dukt reakcij. Eksperimente lahko nadalje razvijamo z dveh vidikov: da omogočimo meritev hitrosti molekul, ki iz celice prihajajo, in da z uporabo diferencialnega črpanja, omogočimo "čisti" eksperiment. To se pravi, da bi molekule, ki jih detektiramo, prihajale direktno v območje interakcije z elektronskim curkom brez trkov s površinami sten.
V	prihodnjem prispevku bomo obravnavali proces re-kombinatlvne desorpcije vodika In sedanje stanje poznavanja tega procesa.
LITERATURA
/1'WW OuleyandOA Williams. Inteisieila; Chemisiry Aca. demicP^ss London 1984
121 W Qacal and OA Skmnsr, Co«Tim«rit5 At Moi Phys 23 (19901 283
/3/ C T fiettner ana M N R AsntolO. Oynamtcs of Gas Surface Interacthons, The Royal Society of Chemtstry. Cambndge. 1d91
lAl K Chnsimann, Introduciion to Surface Physical Chdmi$iiv
ludi KChrisimarn Surl Sci Pep.9{10B6j1
/S/ I Čadež R I Hall. M Landau. F P>chou. D PopcMC and C Schermann, 14ih International SymposKjm on ih« Pt>ys*cs of Ionized Gases (SPIQ 8d). Saiaievo. Augusi 19dd Progress Repon Eds hi Koojevic, LTartovicarxl N Science Publishes. Commack, NewYork 1989 93
ye,' Rl Mall, I Čadež M Landau. F PichouandC Schermann Phys Rev Lett. 60 (1968) 337
i7l I Čadež. C Schefmann M Landau. F Pichou D Popovic and ß I Kan, Z Phys 0 At Uol Oust^s, 26 (1993) 328 in Schermann C . Fichou F . Landau U Cadež I ar>d R I HaJI J Chem Phyg .101 (1994)8152
/8/ S öOugh,C SchefTnann,F Fichou.M Landau.I Gadeland R I MaJI.Ap J . l995.vnsJ<u.tudi C Schermann. S F GougT F r^chou. U Landau. HI HaJI and I Čadaž. Physical Cham-islry ol Molecules and Grains in Space. 50in intdtn^lional mealing, 6-10 Sepiam&r® 1993, Moni Samt« • Odile f-rance AIP Conference Proceedings No 312 Molecules and Grains mSpace Ed itene Nenrer,1994, 601-9
W 0 Popov)^,l čadež M Landau.F Pichou,C Schermannar>d ft I Hall Mea5 So Technol, 1 (1990) 1041
,'10/ G J Schgizana RK Asimdi Phys Rev. 1S8 (196?) 25.«
.'H/ M Allan ana S F Woog,Phys Rev Len, 41 (1978) 1791-d
/12/ f čadež, Vakuumtst, 13/3(1993) 16

OBVESTILO
Naročrilke Vqkuumisia prosimo, da čim prej poravnate noročnino zg leto 1996. Cena Itirth Številk, kolikor jih bo Izllo v letu, je 1000,00 tolarfev