A Na+ négy rezonáns színképvonalának egy új gerjesztési módszeréről

A NA + NÉGY REZONÁNS SZÍNKÉPVONALÁNAK EGY ÜJ GERJESZTÉSI MÓDSZERÉRŐL

PATKÖ GYÖRGY

{Közlésre é r k e z e t t : 1970. n o v e m b e r 3 )

Ebben a dolgozatban a Na⁺ 3'²S_1/iä— 4²P₃/₂; _l/2; 5-P₃/₂; _{l /2} átmeneteihez tartozó négy vonalát ú j módszerrel vizsgáltam. Nevezetesen a NaH-mole- kula emisszióban való gerjesztése során egy érdekes plazmafizikai jelen- séget vettem észre, amelyért a Na⁺-ionok váltak felelőssé. A jelenséget a Na¹" egyes rezonáns színképvonalainak intenzív megjelenése kísérte.

1. A kísérlet leírása

Vascsövekből és lemezekből összehegesztett (1. ábra), 1610 cm^:! hasz- nos térfogatú, 10^{- 4} torr nyomásig ritkítható, törzsén kettős falú, vízzel hűthető ívházban egymástól 5 mm távolságra vas elektródákat helyeztem el. A nátriumot az anód 12 mm átmérőjű, néhány mm mélységű furat ába töltöttem. Az elektródákba menetet fúrva, azokat szétszedhető gyújtó- gyertyákra rögzítettem úgy, hogy csavarással távolságuk könnyen változ- tatható legyen. Az elektródák távolságának ismerete az elektromos ív rep- rodukálása szempontjából nem volt közömbös, ezért, hogy távolságukat felvétel közben is ellenőrizhessem, az elektródák képét az ívház (F) kisebb ablakán át L;> lencsével E ernyőn állítottam elő. A kvarc ablakokat az ív- től távolabb helyeztem el, hogy a nátriumnak az ablakok belső falára való lerakódását korlátozzam. Az ívházba a nátriumot a szétszedhető gyertyán át vittem be.

Az ív terét Tungsram BP—5 dublex rendszerű rotációs szivattyúval, folyékony levegős fagyasztón keresztül ritkítottam, (BP—5 rikítási sebes- sége: 1390 cnvVsec, végvákuuma: 5 10""⁵ torr.) majd elektrolízissel előállí- tott hidrogénnel 200 torr nyomásig töltöttem meg.

A 220 voltos szaggatott, egyenáramú ív benyújtását maximálisan 20 kV-os gyújtófeszültséggel indítottam. Égési idejét a váltóáramú hálózat egy-egy félperiódusán belül tág határok között változtathattam.

A gerjesztést KFKI BIG—100 típusú elektronikus ívgerjesztővel ol- dottam meg, amelynek összetevői egy ív — vagy munka — és egy gyújtó áramkör és az impulzusgenerátor. ív akkor keletkezik, ha a gyújtóáram- kör egy transzformátoron keresztül gyújtó szikrát ad. Egy ohmos ellen-

351

00Olts5

FESZ. STAB ^220v

1. sz. á b r a

állással 0—19,6 A között korlátozhatjuk a kör áramát. A gyújtóáramkört az impulzusgenerátor szikraja hozza működésbe.

A felvétel időtartamát a nátri um halmazállapot-változása szerint há- rom szakaszra bontottam.

A Na szilárd állapotát az elektródák hőkapacitásától, hűtésétől f üg - gően tetszőleges ideig tarthattam fenn, mivel a BIG—100 gerjesztő készü- lékkel a vizsgált anyagon létrejövő melegedést is szabályozni tudtam. A kísérlet e fázisában a nátrium előkészítése, valamint az ív áramerőssége és polaritása függvényében a nátrium-ionok az ívcsatomában mozgást végez- nek. Az elektródák nagy tömege és jó hővezetőképessége miatt kis áram - erősségnél az ívcsatomában mozgó ionok az ívcsatorna alacsonyabb hő- mérsékletű helyeire rácsapódva, az ívszaggatás peridóusai alatt lehűlve egymásra rétegeződnek és gomba módjára növekednek. A nát rium gombák olvadás ú t j á n lerombolhatok. Hosszú ideig (kb. 30 sec) tartó nagy erősségű áram a szilárd nátriumot megolvasztja, azonban az elektródák hőmérsék- lete jóval a nátrium olvadáspontja alatt van, az ívplazmában érdekes m ó- don elektrolízis következik be és ez rövidzárlatot is létrehoz (2. ábra).

Folyékony és gázfázisú nátriummal, magas hőmérsékletű elektródáknál ez a jelenség nem következhet be.

2. sz. á b r a

Ezt a leírt jelenséget szabatosabban mozgófilm-felvételekkel lehetne vizsgálni a nátriumplazmában történő elektrolízis tanulmányozása céljá- ból. Hogy e plazmában valóban nátrium-ionok vándorolnak, bizonyítják az ISzP—30-jelű kvarcspektrográffal készített középbontású felvételeim is, amelyeken a nátriumion 3-S,/2 n²P32; 1/2, ahol n = 3, 4, 5, 6, 7 átme- netekhez tartozó spektrumvonalai számottevő erőséggel jelentkeztek, és- pedig az irodalmi hullámhosszértékkel zíAmaX = + 0,5 A-nyire egyező módon.

Felvételt készítettem a Budapesti Műszaki Egyetem Atomfizikai Tan- széke nagy bontású Paschen—Runge rácsának első rendjében. Az áram- erősség függvényében 10 perces, 2 perces, 30 másodperces és 10 másodper- ces megvilágítási időkkel dolgoztam. Ezek összege 16 óra volt.

21 353

2. A mérési eredmények kiértékelése

A felvételen igen szabatos Na ionvonalakat kaptam. A hullámhossz- azonosítást a Gatterer-táblázat alapján végeztem. A nátrium-ion sz éri eszé- ből a 3²Sl/2—n²P.,/2; ahol n = 4, 5 átmenethez tartozó vonalak hullám- hosszait Ak = A -f- Kxk [5] lineáris interpolációval sikerült az irodalomban felkutatott adatokkal egyező pontossággal meghatároznom (I. táblázat).

A hullámhosszkülönbségek abszolút értékeit Kratz eredményeihez vi- szonyítottam. Az 1 intenzitásokat a Zajgyei táblázatból nyertem az ott közölt (R) egységekben.

Átmenet A A ' | aA[ A í

3²Sl / 2-4²P3,2 3302,369 0,004 600 R

3²S_{i / 2}-4²P_{1 / 2} 3302,905 0,082 300 R

3²S_{i / 2}-5²P_{3 / 2} 2852,829 0,013 100 R

3-Sj/g 2853,048 0,025 80 R

A nátrium 3²Sl/2 — 4'²Pa/2; x/2 átmeneteihez tartozó spektrumvonalairól mikrofotométerrel húszszoros nagyítást készítettem. A 3. ábrán láthatók a jól komparáiható önabszorpciós vonalak.

356

Ez a dolgozat mellékterméke az első kísérleti molekulaspektroszkópiai munkának, amely az egri Ho Si Minh Tanárképző Főiskola fizikai tanszé- kén berendezett spektroszkópiai laboratóriumban készült.

F E L H A S Z N Á L T I R O D A L O M

[11 A n g e r e r E . —E b ér t : T e c h n i s c h e K u n s t g r i f f e be i ph ys i k a l i s ch e n U n t e r s u c h e n g e n 13.

ve r b e s s e r t e u n d e r w e i t e r t e A u f l a g e F r i ed r. V i e w e g S a h n B r a u n s c h w e i g . B er l i n, 1964.

[2] F i zi k ai Szeml e, 11. 324. 1962.

131 G a t t e r e r A. a n d J u n k e s J. A rc . S p e c t r u m of. I r o n F r o m 8288 A — 2242 A S pe c ol a Va t ic a na . 1947.

[4] K F K I BIG—100 g e r j e s z t ő pr o s p. RO—202. Bp. 1963.

[5] M á t r a i T.: G y a k o r l a t i s pe kt r os z k ó p ia . M ű s za k i K ö n y v k i a d ó , Bp. 1963.

[6] S zp e k t r og r a f k v a r c e v ü j ISzP—30, L e ni n g r á d , 1962.

[7] P a t k ó Gy.: A n á t r i u m h i d r i d emi ss ziós s p e k t r u m á n a k Vizsgálata. E gy e t e m i d ok - tori disszertáció, Eger, 1970.

[8] Z a j d e l A. N . — P r o k o f j e v V. K — R a j s z k i j Sz. M.: Ta b l i c ü S z pe k t r a l n ü eh l i n i j , Gos z.

Izd. Te chn . Teor etdcseszkoj L i t e r a t u r ü, M o s z k v a — L e n i n g r á d . 1952.

ÜBER EINE N E U E E R RE G UN G S A R T VON VIER RE Z O NANZ LI NI E N DES N A + -I O NS

GYÖRGY PATKO

Die v ie r S p e kt r a l l i n i e n 3² S»/2— 4'^JPa/*; i/2 bzw. 5² P»/2; y-2 des N a + - a t o m s w u r d e n m i t e i ne r e i ge n e r E r r e g u n g s m e t h o d e u n t e r s uch t. N a m e n t l i c h t r a t be i de r E r r e g u n g de r E mi s s i o ns l i ni en d es N a H •— M o l e k ü l s e i n e e i g e n t ü m l i c h e P l a s m e n e r s c h e i n u n g (M a s s e rt r a ns p ort ) , w e l c h e die I o ne n vo n Nai" v e r u r s a c h e n he rvo r. Di e se Er s c h e i n u n g w u r d e v o n ei ner i n t e n s i v e n E m i s s io n d e r vi er r e s o n a n t e n S p e k t r a l l i n i e n des N a + - a t o m s begl eit et.

2 * 355