Excitation of Mercury Atoms in Nitrogen Post-Discharge

The work presents results obtained during spectroscopic observations of nitrogen DC flowing post-discharges at the total gas pressure of 1000 Pa and at the discharge current of 100 mA. Mercury traces were introduced into the system using auxiliary pure nitrogen flow enriched by mercury vapor. A very low mercury concentration of 3.7 ppb was introduced into the system before the active discharge. The strong quenching of nitrogen pink afterglow was observed but no mercury lines were recorded. Moreover, the vibrational distributions of nitrogen excited states were nearly unchanged. Based on these results, the new experimental set up was created. The introduction point of mercury vapor with higher concentration of 600 ppm was movable during the post discharge up to decay time of 40 ms. Besides three nitrogen spectral systems (first and second positive and first negative), NO-beta and NO-gamma bands, the mercury line at 254 nm was recorded at these conditions. Its intensity was dependent on the mercury vapor introduction position as well as on the mercury concentration. No other mercury lines were observed. The creation of mercury 3P1 state that is the upper state of the observed mercury spectral line is possible by the resonance excitation energy transfer form vibrationally excited nitrogen ground state N2 (X, v = 19). The observed results should form a background for the development of a new titration technique used for the highly vibrationally excited nitrogen ground state molecules determination.
Práce prezentuje výsledky získané spektroskopickým pozorováním stejnosměrného dohasínajícího plazmatu v dusíku při celkovém tlaku 1000 Pa a výbojovém proudu 100 mA. Do systému byly přidávány stopy rtuti pomocí proudu čistého dusíku obohaceného o páry rtuti. Velmi nízké koncentrace rtuti (3,7 ppb) byly vpuštěny do systému před aktivním výbojem. Následně bylo pozorováno silné zhášení růžového dosvitu dusíku, ale nebyly zaznamenány žádné čáry rtuti. Navíc se vibrační rozdělení excitovaných stavů dusíku téměř nezměnilo. Na základě těchto výsledků byl vytvořen nový systém. Vstupní bod par rtuti s vyšší koncentrací (600 ppm) se tak mohl pohybovat kolem dohasínajícího výboje až do času 40 ms. Kromě tří spektrálních systémů dusíku (první a druhý pozitivní a první negativní) a pásů NO-beta a NOgamma byla za těchto podmínek zaznamenána i čára rtuti při 254 nm. Její intenzita byla závislá na místě vstupu par rtuti, jakožto i na koncentraci rtuti. Žádné další čáry rtuti nebyly zaznamenány. Tvorba 3P1 stavu rtuti, který je vyšším stavem pozorované spektrální čáry rtuti, je možná rezonančním přechodem excitované energie z vibračně vybuzeného základního stavu dusíku N2 (X, v = 19). Pozorované výsledky by měly tvořit základ pro rozvoj nové titrační techniky používané ke stanovení vysoce vibračně excitovaných základních stavů molekuly dusíku.

Keywords

Dohasínající dusíkové plazma, stopové příměsi rtuti, kinetické procesy, reakce přenosu energie, nitrogen post discharge, mercury traces, kinetic processes, energy transfer reactions

Citation

Journal of Physics: Conference Series. 2014, vol. 516, issue 1, p. 012005-012005.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/516/1/012005

Document type

Peer-reviewed

Document version

Published version

Language of document

en