Оптические методы спектральной диагностики
2.1.3. Штарковское уширение
Теория уширения линий для атомов, испытывающих линейный эффект Штарка (сдвиг и расщепление энергетических уровней, линейно зависящие от напряженности электрического поля, в котором находится атом), - это наиболее разработанная и многократно проверенная экспериментально часть теории формирования контуров тонкого слоя.
Но самое важное, что имеются таблицы и графики профилей линий водорода и ионизованного гелия, построенные в относительных координатах α = 8.013-108*(λ - λ0)*Ni-2/3 , где λ выражено в ангстремах, a Ni - концентрация ионов в плазме - в см-3 Контур симметричен относительно центра линии λ0.
Эти графики и таблицы приведены для различных концентраций заряженных частиц и температур, так что в случае, если контур тонкого слоя непосредственно доступен наблюдению, диагностика может быть выполнена путем прямого совмещения экспериментального и расчетного профилей. Для оценки ожидаемой штарковской ширины водородных линий можно пользоваться приближенной формулой:
Δω = 12.5(n2 - n12)*Ni-2/3, (2.6)
Ni - в см-3, n, n1 - главные квантовые числа верхнего и нижнего уровней Для данной линии. Условия применимости методики ограничены снизу значениями Ni, при которых штарковское расщепление линий меньше тонкого расщепления (при этих концентрациях линейный эффект Штарка переходит в квадратичный). Сверху применимость модели ограничена значениями Ni, при которых штарковское расщепление больше расстояния между уровнями с различными п. Реально это область концентраций 1014 - 1019 см3 и температур 5*103 - 4*104 К. Допплеровским уширением в этих условиях, как правило, можно пренебречь.
Теория уширения линий в результате линейного Штарк-эффекта продолжает интенсивно развиваться. Уточнения, в основном, касаются линий, соединяющих высоковозбужденные уровни, и концентраций электронов, лежащих на границах области применения теории [1].