Rekombinace a reakce iontů v plazmatu

Abstract

Jednou zo najzaujimavejších otázok súčasnej chémie medzihviezdneho priestoru je pomer zastúpenia HCN voči HNC pozorovaný v medzihviezdných plyno-prachových mračnách. Pozorované hodnoty tohto pomeru sa pre rozne objekty pohybujú v rozsahu od 80:1 do 1:5. Tieto hodnoty predstavujú výrazné odchylenie od termochemickej rovnováhy. Ako vysvetlenie pozorovaných pomerov izomerov bola navrhnutá disociatívna rekombinácia HCNH+. Pre štúdium detailov tejto rekombinácie bolo navrhnuté použitie aparatúry FALP vybavenej Cavity Ring Down Spektrometrom pracujúcim v blízkej IČ oblasti (IR-CRDS). V rámci tejto práce sme vyvinuli kinetický model popisujúci formávanie HCNH+/e- plazmy a následné vytváranie HCN a HNC. Analzyvané a diskutované sú experimentálne podmienky a použitelnosť IR-CRDS pre tento experiment. K potvrdeniu našich analýz boli uskutočnené predbežné experimenty na aparatúre Microwave Discharge Cell (MDC) vybavenej IR-CRDS. Štúdium iónov H3O+ a H2D+ poslúžilo k vyladení experimentu. V plazme obsahujúcej He/N2/CH4 boli merané absorpčné spektrá potrebné k určeniu frekvencii prechodov nutných pre štúdium produktov rekombinacie HCNH+.

One of the most interesting questions in contemporary interstellar chemistry is the HCN/HNC abundance ratio observed in dense interstellar clouds. The observed ratios vary from 80:1 to 1:5 depending on the object under observation. These ratios represent a striking deviation from thermochemical equilibrium. Dissociative recombination of HCNH+ has been invoked to explain these observations. It is suggested to study details of this recombination using FALP apparatus equipped with NIR Cavity Ringdown Absorption Spectrometer (IR - CRDS). In the presented work we have developed kinetic model describing formation of HCNH+/e- plasma and consequent production of HCN and HNC. Analysed and discussed are conditions of experiment and applicability of IR - CRDS for the proposed study. To confirm our analyses the preliminary experiments were carried out using microwave discharge cell equipped with IR - CRDS. Studies of H3O+ and H2D+ ions were carried out to put together the experiment. The absorption spectra in a plasma containing He/N2/CH4 were measured in order to determine transition frequencies for study of products of recombination of CNH+ ions.