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

Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли При вычислении эффективных энергетических цен на малых энергиях использовался тот же набор сечений рассеяния /75/, что и в предыдущих разделах, за исключением сечения возбуждения O 'S состояния при столкновении электрона с атомным кислородом. В данном случае сечение было увеличено в 1.7 раз, согласно работе /296/. Расчет проводился для потоков электронов с начальными энергиями от 2 до 50 эВ с шагом 1 эВ. Для каждой начальной энергии методом Монте-Карло моделировалось 40000 траекторий электронов. Деградация каждого электрона прослеживалась до энергии ІэВ. Информация о числе возбуждений рассматриваемых электронных состояний накапливалась с использованием метода статистических весов. Результаты расчета эффективных энергетических цен приведены на рис.7.28- 7.35 /218/. Величина эффективной цены, вообще говоря, может зависеть от состава газовой смеси поглотителя. Поэтому рассматривались случаи как однородных газов (N2, О и 0 2), так и трех газовых смесей, характерных для высот полярных сияний (табл.7.5). Пороги электронных состояний N2, О и 0 2 приведены на рисунках около нижней оси. Порог для представленного на рисунке электронного состояния выделен штрих- пунктирной линией. Сплошная линия соответствует зависимости Zj(En) в однородном газе. Для состояний N2 и О прерывистая линия представляет зависимость Zj'(E0) в смеси №1 (см. табл.7.5), пунктирная линия - в смеси №2. Для 0 2 прерывистая линия соответствует смеси №2, пунктирная линия - смеси №3. Статистическая погрешность значений эффективных энергетических цен не превышает 0.2%. Таблица 7.5 Смеси газов, использованные в вычислениях № Доля газа Высота в атмосфере n 2 о 2 О 1 0.5 - 0.5 200 км 2 0.7 0.1 0.2 120 км 3 0.8 0.2 - 100 км Из приведенных рисунков видно, что на энергиях 2-50 эВ для всех неионизованных электронных состояний N2, О и 0 2 наблюдается ступенчатая или осцилляционная структура на зависимости эффективной цены возбуждения от энергии. Это согласуется с ранней работой /125/ для О. Эффективная цена возбуждения зависит от состава газовой смеси, причем наиболее чувствительными являются термы с порогами ниже 7 эВ: N2(/I3E„+), О 'Д O'S, 0 2(а 'ДД О г(Ь%*), О2(Л3І„ + + с3Д„ + с% '),. Для этих термов эффективная цена может меняться на 50-100% для высот в атмосфере от 100 до 200 км. Однако для термов с более высокими порогами зависимость от состава газовой смеси не превышает 10%. 7.6.4.Влияниепримесиионизованнойкомпоненты Влияние примеси ионизованной компоненты на характеристики возбуждения электронных состояний атмосферных газов и их ионов должно сказываться прежде всего на высотах с большой концентрацией свободных электронов (-200 км). Для оценки этого влияния в алгоритм Монте-Карло был добавлен еще один канал потерь энергии - потери на электрон-электронное взаимодействие с эффективной функцией потерь: Lee(E) = 3.1х10'|2/£, (7.24) где Е - энергия электрона в электрон-вольтах, Lee - в электрон-вольтах на квадратный сантиметр. Аппроксимация получена согласно результатам работы /285/. 195