Иванов В.Е. Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли. Апатиты, 2001.

Глава 7. Возбуждение и ионизация N2, 0 2 и О электронными и протонными потоками Можно выделить ряд основных подходов к решению задачи определения еу и г|7. Мы сознательно не будем приводить обширную библиографию по данному вопросу, ограничившись лишь ссылками на несколько ключевых работ, в которых были рассмотрены процессы диссипации заряженных частиц в газах N2, 0 2, и О и в качестве результатов были приведены рассчитанные значения е7или г|; . Первые попытки расчета е; в газах N2, 0 2, и О /208,316/ были предприняты в рамках моделей непрерывного замедления, согласно которым электроны (протоны) при движении в газе теряют энергию не дискретными порциями, а непрерывным образом в соответствии со средними потерями. Данный метод, как было показано в /248/, дает удовлетворительные результаты только тогда, когда в процессе деградации энергии реализуются условия, при которых порция потерянной энергии гораздо меньше энергии провзаимодействовавшей с молекулой частицы. В дальнейшем модель непрерывного замедления претерпела значительную модификацию в работах /125,164/, авторы которых предложили и использовали процедуру расчета деградационного спектра электронов с попыткой учета дискретного характера потерь энергии. Суть предложенной процедуры заключалась в разбиении энергетической оси на ряд узких интервалов, в которые и перераспределялись электроны после неупругих взаимодействий в соответствии с вероятностями, определяемыми сечениями неупругого рассеяния. Традиционный подход к проблеме определения еу или г|7 связан с определением функции распределения электронов (протонов) f(E) на основе решения кинетического уравнения. Знание f(E) позволяет рассчитать Т);, определяемую следующим образом: ос Л, - \f{E )E < 3 l (E )W j dE о где а ;(£), lVt - сечение возбуждения и порог возбуждения у-го состояния соответственно. В рамках кинетического подхода, реализованного в работе /37/, была решена задача возбуждения N i; 0 2, пучком релятивистских электронов, однородно- распределенных в газе, и рассчитаны энергетические цены ряда неупругих процессов. Альтернативным рассмотренным выше методам является метод статистических испытаний. Представляя собой прямую имитацию процесса переноса, метод Монте- Карло позволяет наиболее корректно учесть вероятностный характер потерь энергии в индивидуальных актах рассеяния, сведя систематическую ошибку вычислений в рамках заданной физической модели среды к точности нашего знания характеристик элементарных актов рассеяния. В различных модификациях прямое моделирование процесса торможения электронов (протонов) в атмосферных газах с целью расчета энергетических цен было использовано в работах /24,167,197/. Отметим, что при этом все характеристики взаимодействия - число актов ионизации и возбуждения, роль электронов ионизационного каскада в различных поколениях и т.д - анализируются непосредственно в процессе моделирования, а не определяются через спектр деградации, что делает их более надежными. Рассмотрим результаты расчетов распределения энергии по электронным состояниям молекул N2, 0 2, и атома О, их ионов и колебательным уровням основного состояния N2 и 0 2. Расчеты были проведены для потоков моноэнергетических электронов с энергиями в интервале 0.05-10 кэВ в рамках модели , описанной в гл. 4. Оценка доли энергии, затраченной на возбуждение у-го состояния, определялась по формуле \ f ( E ) E \ Y JOj {E )W j d E , 170