Himičeskaâ fizikaHimičeskaâ fizikaХимическая физика0207-401XThe Russian Academy of Sciences67487710.31857/S0207401X23040143MXJCSXKinetics and mechanism of chemical reactions, catalysisКинетика и механизм химических реакций, катализUnknownCollisional Broadening of Spectral Lines in Slow Atomic CollisionsУдарное уширение спектральных линий при медленных атомных столкновенияхUmanskiiS. Ya.УманскийС. Я.unan43@mail.ruAdamsonS. O.АдамсонС. О.unan43@mail.ruVetchinkinA. S.ВетчинкинА. С.unan43@mail.ruDeminskiiM. A.ДеминскийМ. А.unan43@mail.ruOlkhovO. A.ОльховО. А.unan43@mail.ruChaikinaYu. A.ЧайкинаЮ. А.unan43@mail.ruShushinA. I.ШушинА. И.unan43@mail.ruGolubkovM. G.ГолубковМ. Г.unan43@mail.ruSemenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of SciencesФедеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наукOOO Kintech LabООО “Кинтех Лаб”01042023424314628022025Copyright ©; 2023, С.Я. Уманский, С.О. Адамсон, А.С. Ветчинкин, М.А. Деминский, О.А. Ольхов, Ю.А. Чайкина, А.И. Шушин, М.Г. ГолубковCopyright ©; 2023, С.Я. Уманский, С.О. Адамсон, А.С. Ветчинкин, М.А. Деминский, О.А. Ольхов, Ю.А. Чайкина, А.И. Шушин, М.Г. Голубков2023С.Я. Уманский, С.О. Адамсон, А.С. Ветчинкин, М.А. Деминский, О.А. Ольхов, Ю.А. Чайкина, А.И. Шушин, М.Г. ГолубковС.Я. Уманский, С.О. Адамсон, А.С. Ветчинкин, М.А. Деминский, О.А. Ольхов, Ю.А. Чайкина, А.И. Шушин, М.Г. Голубковhttps://transsyst.ru/0207-401X/article/view/674877

A great deal of attention is being paid by researchers to the multilevel modeling of complex gas-phase physicochemical processes occurring in the atmosphere, during combustion, and in plasma-chemical installations. One of the most important microscopic processes determining the transfer of radiation in these systems is the broadening of spectral lines in collisions of radiating atoms with atoms in the ground state. In this paper, we propose a formulation of the unified Franck-Condon theory of the broadening of spectral lines in gases in terms of the theory of slow atomic collisions and nonadiabatic transitions. This makes it possible to select the most efficient channels leading to the broadening of collisions based on the form of the adiabatic potential curves of the colliding atoms and, on this basis, apply fairly simple models developed in the theory of nonadiabatic transitions. As an example of using this approach, the center and wings of the of the spectral line contour of the Ar(3P1) → Ar(1S0) emission of excited argon atoms in their own gas are calculated

В настоящее время большое внимание исследователей уделяется многоуровневому моделированию сложных газофазных физико-химических процессов, протекающих в атмосфере, при горении и в плазмохимических установках. Одним из важнейших микроскопических процессов, определяющих перенос излучения в указанных системах, является уширение спектральных линий при столкновениях излучающих атомов с атомами в основном состоянии. В данной работе предложена формулировка единой франк-кондоновской теории уширения спектральных линий в газах в терминах теории медленных атомных столкновений и неадиабатических переходов. Это позволяет по виду адиабатических потенциальных кривых сталкивающихся атомов выбирать наиболее эффективные каналы приводящих к уширению столкновений и на этой основе применять достаточно простые модели, разработанные в теории неадиабатических переходов. В качестве примера использования такого подхода проведены расчеты центра и крыльев контура спектральной линии излучения Ar(3P1) → Ar(1S0) возбужденных атомов аргона в собственном газе.

radiationline broadeninginteratomic interactionelastic scatteringspectral line contournonadiabatic transitionизлучениеуширение линиимежатомное взаимодействиеупругое рассеяниеконтур спектральной линиинеадиабатический переход.Родионов А.И., Родионов И.Д, Родионова И.П. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 10. С. 61; https://doi.org/10.31857/S0207401X21100113Harde H. // Intern. J. Atmos. Sci. 2013. V. 2013. P. 1; https://doi.org/10.1155/2013/503727Chu H., Liu F., Zhou H. // Intern. J. Heat Mass Transf. 2011. V. 54. № 21–22. P. 4736; https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.06.002Голубков Г.В., Шапочкин М.Б. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 7. С. 19; https://doi.org/10.1134/S0207401X19070033Yang S., Nagaraja S., Sun W. et al. // J. Phys. D. Appl. Phys. 2017. V. 50. № 43. 433001; https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa87eeЛевашов В.Ю., Козлов П.В., Быкова Н.Г. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 1. С. 16; https://doi.org/10.31857/S0207401X2101009XЗабелинский И.Е., Козлов П.В., Акимов Ю.В. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 11. С. 22; https://doi.org/10.31857/S0207401X2111011XКозлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 12. С. 23; https://doi.org/10.31857/S0207401X21120104Deminsky M., Adamson S., Chernysheva I. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2015. V. 48. № 20. 205202; https://doi.org/10.1088/0022-3727/48/20/205202Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М.: Физматгиз, 1963.Schuller F., Behmenburg W. // Phys. Rep. 1974. V. 12. № 4. P. 273; https://doi.org/10.1016/0370-1573(74)90018-0Ben-Reuven A. // Adv. Chem. Phys. 1975. V. 33. P. 235; https://doi.org/10.1002/9780470142523.ch5Lewis E.L. // Phys. Rep. 1980. V. 58. № 1. P. 1; https://doi.org/10.1016/0370-1573(80)90056-3Peach G. // Adv. Phys. 1981. V. 30. № 3. P. 367; https://doi.org/10.1080/00018738100101467Allard N., Kielkopf J. // Rev. Mod. Phys. 1982. V. 54. № 4. P. 1103; https://doi.org/10.1103/RevModPhys.54.1103Sando K.M., Chu S.I. // Adv. At. Mol. Phys. 1989. V. 25. P. 133; https://doi.org/10.1016/S0065-2199(08)60085-8Szudy J., Baylis W.E. // Phys. Rep. 1996. V. 266. № 3–4. P. 127; https://doi.org/10.1016/0370-1573(95)00054-2Jabloński A. // Phys. Rev. 1945. V. 68. № 3–4. P. 78; https://doi.org/10.1103/PhysRev.68.78Jabloński A. // Phys. Rev. 1946. V. 69. № 1–2. P. 31; https://doi.org/10.1103/PhysRev.69.31Baranger M. // Phys. Rev. 1958. V. 111. № 2. P. 481; https://doi.org/10.1103/PhysRev.111.481Baranger M. // Phys. Rev. 1958. V. 112. № 3. P. 855; https://doi.org/10.1103/PhysRev.112.855Royer A. // Can. J. Phys. 1974. V. 52. № 18. P. 1816; https://doi.org/10.1139/p74-238Szudy J., Baylis W.E. // J. Quant. Spectr. Radiat. Transf. 1975. V. 15. № 7–8. P. 641; https://doi.org/10.1016/0022-4073(75)90032-1Szudy J. // Acta Phys. Pol. A. 1978. V. 54. № 6. P. 841.Herman P.S., Sando K.M. // J. Chem. Phys. 1978. V. 68. № 3. P. 1153; https://doi.org/10.1063/1.435804Fano U. // Phys. Rev. 1963. V. 131. № 1. P. 259; https://doi.org/10.1103/PhysRev.131.259Ben-Reuven A., Mukamel S. // J. Phys. A: Math. Gen. 1975. V. 8. № 8. P. 1313; https://doi.org/10.1088/0305-4470/8/8/016Rabin Y., Mukamel S. // J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1980. V. 13. № 11. P. L331; https://doi.org/10.1088/0022-3700/13/11/002Demura A.V., Umanskii S.Y., Scherbinin A.V. et al. // Intern. Rev. At. Mol. Phys. 2011. V. 2. № 2. P. 109.Demura A.V., Umanskii S.Y., Scherbinin A.V. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2012. V. 397. № 1. 012033; https://doi.org/10.1088/1742-6596/397/1/012033Никитин Е.Е., Уманский С.Я. Неадиабатические переходы при медленных атомных столкновениях. М.: Атомиздат, 1979.Nikitin E.E., Umanskii S.Y. Theory of slow atomic collisions / Eds. Goldanskii V.I., Gomer R., Schäfer F.P., Toennies J.P. Berlin, Heidelberg: Springer, 1984; https://doi.org/10.1007/978-3-642-82045-8Lewis E.L., Harris M., Alford W.J. et al. // J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1983. V. 16. № 4. P. 553; https://doi.org/10.1088/0022-3700/16/4/009Julienne P.S. // Spectral line shapes. V. 2. Berlin, New York: Walter de Gruyter & Co., 1983. P. 770.Julienne P.S., Mies F.H. // Phys. Rev. A. 1984. V. 30. № 2. P. 831; https://doi.org/10.1103/PhysRevA.30.831Julienne P.S., Mies F.H. // Phys. Rev. A. 1986. V. 34. № 5. P. 3792; https://doi.org/10.1103/PhysRevA.34.3792Mies F.H., Smith A.L. // J. Chem. Phys. 1966. V. 45. № 3. P. 994; https://doi.org/10.1063/1.1727717Sansonetti J.E., Martin W.C. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2005. V. 34. № 4. P. 1559; https://doi.org/10.1063/1.1800011Granovsky A.A. // J. Chem. Phys. 2011. V. 134. № 21. 214 113; https://doi.org/10.1063/1.3596699Schmidt M.W., Baldridge K.K., Boatz J.A. et al. // J. Comput. Chem. 1993. V. 14. № 11. P. 1347; https://doi.org/10.1002/jcc.540141112Tang K.T., Toennies J.P. // J. Chem. Phys. 2003. V. 118. № 11. P. 4976; https://doi.org/10.1063/1.1543944Lewis E.L. // Proc. Phys. Soc. 1967. V. 92. № 3. P. 817; https://doi.org/10.1088/0370-1328/92/3/334Laporte P., Damany N., Damany H. // Opt. Lett. 1987. V. 12. № 12. P. 987; https://doi.org/10.1364/OL.12.000987Hu Y., Wang X., Zuo D. // Vacuum. 2022. V. 203. 111 229; https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2022.111229Takayanagi K. // Prog. Theor. Phys. 1952. V. 8. № 1. P. 111; https://doi.org/10.1143/ptp/8.1.111Никитин Е.Е. Теория элементарных атомно-молекулярных процессов в газах. М.: Химия, 1970.Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики: Т. 3. Квантовая механика (нерелятивистская теория). М.: Физматлит, 2004.Langer R.E. // Phys. Rev. 1937. V. 51. № 8. P. 669; https://doi.org/10.1103/PhysRev.51.669Найфэ А.Х. Методы возмущений. М.: Мир, 1976.