О точности определения электронных температур в областях H II
Рассмотрен классический метод определения электронных температур t3,O , t2,O и t2,N по запрещенным линиям ионов O++, O+ и N+. Исследовано влияние ошибок в атомных данных на точность определения электронных температур. Ошибки атомных данных (эйнштейновские коэффициенты спонтанных переходов и эффектив...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Кинематика и физика небесных тел |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Головна астрономічна обсерваторія НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/73174 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | О точности определения электронных температур в областях H II / Л.С. Пилюгин // Кинематика и физика небесных тел. — 2010. — Т. 26, № 2. — С. 3-19. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859826504260648960 |
|---|---|
| author | Пилюгин Л.С. |
| author_facet | Пилюгин Л.С. |
| citation_txt | О точности определения электронных температур в областях H II / Л.С. Пилюгин // Кинематика и физика небесных тел. — 2010. — Т. 26, № 2. — С. 3-19. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Кинематика и физика небесных тел |
| description | Рассмотрен классический метод определения электронных температур t3,O , t2,O и t2,N по запрещенным линиям ионов O++, O+ и N+. Исследовано влияние ошибок в атомных данных на точность определения электронных температур. Ошибки атомных данных (эйнштейновские коэффициенты спонтанных переходов и эффективные сечения для электронных ударов) определены как расхождения между значениями, вычисленными в разных исследованиях. Найдено, что ошибка электронной температуры, обусловленная неточностями в атомных данных, увеличивается с увеличением электронной температуры. При температуре 10000 K ошибки электронных температур t3,O , t2,N , t2,O не превышают 1, 3 и 7 % соответственно.
The classic method for the determination of the electron temperatures t3,O, t2,Oand t2,N from forbidden lines of the ions O++, O+ and N+ was considered. The influence of uncertainties in atomic data on the accuracy of the electron temperatures determination was studied. The uncertainties in atomic data (in the Einstein coefficients for spontaneous transitions and in effective collision strengths for electron impacts) were estimated as a discrepancy between some values computed by various authors. It was found that the error in the electron temperature due to uncertainties in the atomic data increased with electron temperature. At a temperature of 10000 K, the error in the electron temperature t3,O is less than 1 %, the error in the electron temperature t2,N is not in excess of 3 %, and the error in the electron temperature t2,O can be as large as 7 %.
Автор благодарен Н. Г. Гусевой и Ю. И. Изотову за помощь в исследованиях, а так же С. Г. Кравчуку за полезные замечания. Работа была частично финансирована в рамках программы «КосмоМикроФизика» Национальной академии наук и Национального космического агентства Украины.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:29:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÂÍÅÃÀËÀÊÒÈ×ÅÑÊÀß ÀÑÒÐÎÍÎÌÈß
ÓÄÊ 524.78
Ë. Ñ. Ïèëþãèí
Ãëàâíàÿ àñòðîíîìè÷åñêàÿ îáñåðâàòîðèÿ Íàöèîíàëüíîé àêàäåìèè íàóê Óêðàèíû
03680 Êèåâ, óë. Àêàäåìèêà Çàáîëîòíîãî 27
Î òî÷íîñòè îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîííûõ òåìïåðàòóð
â îáëàñòÿõ H II
Ðàññìîòðåí êëàññè÷åñêèé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîííûõ òåì ïå -
ðàòóð t3,O , t2,O è t2,N ïî çàïðåùåííûì ëèíèÿì èîíîâ O++, O+ è N+.
Èññëåäîâàíî âëèÿíèå îøèáîê â àòîìíûõ äàííûõ íà òî÷íîñòü îï ðåäå -
ëåíèÿ ýëåêòðîííûõ òåìïåðàòóð. Îøèáêè àòîìíûõ äàííûõ (ýéíøòåé -
íîâ ñêèå êîýôôèöèåíòû ñïîíòàííûõ ïåðåõîäîâ è ýôôåêòèâíûå ñå ÷å -
íèÿ äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ) îïðåäåëåíû êàê ðàñõîæäåíèÿ ìåæ äó
çíà ÷åíèÿìè, âû÷èñëåííûìè â ðàçíûõ èññëåäîâàíèÿõ. Íàéäåíî, ÷òî
îøèáêà ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû, îáóñëîâëåííàÿ íåòî÷íîñòÿìè â
àòîìíûõ äàííûõ, óâåëè÷èâàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ýëåêòðîííîé òåìïå -
ðà òóðû. Ïðè òåìïåðàòóðå 10000 K îøèáêè ýëåêòðîííûõ òåìïå ðà -
òóð t3,O , t2,N , t2,O íå ïðåâûøàþò 1, 3 è 7 % ñîîòâåòñòâåííî.
Î ÒÎ×ÍÎÑÒÈ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ Â
ÎÁ ËÀÑ ÒßÕ H II, Ïèëþãèí Ë. Ñ. — Ðàññìîòðåí êëàññè÷åñêèé ìåòîä
îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîííûõ òåìïåðàòóð t3,O , t2,O è t2,N ïî çàïðåùåííûì
ëè íèÿì èîíîâ O++, O+ è N+. Èññëåäîâàíî âëèÿíèå îøèáîê â àòîìíûõ
äàí íûõ íà òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîííûõ òåìïåðàòóð. Îøèáêè
àòîì íûõ äàííûõ (ýéíøòåéíîâñêèå êîýôôèöèåíòû ñïîíòàííûõ ïå ðå -
õîäîâ è ýôôåêòèâíûå ñå÷åíèÿ äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ) îïðå äå ëåíû
êàê ðàñõîæäåíèÿ ìåæäó çíà÷åíèÿìè, âû÷èñëåííûìè â ðàç íûõ èññëå -
äî âàíèÿõ. Íàéäåíî, ÷òî îøèáêà ýëåêòðîííîé òåì ïåðàòóðû, îáóñëîâ -
ëåí íàÿ íåòî÷íîñòÿìè â àòîìíûõ äàííûõ, óâåëè÷èâàåòñÿ ñ óâå ëè -
÷å íèåì ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû. Ïðè òåì ïåðàòóðå 10000 K îøèá -
êè ýëåêòðîííûõ òåìïåðàòóð t3,O , t2,N , t2,O íå ïðåâûøàþò 1, 3 è 7 % ñî -
îòâåòñòâåííî.
THE ERRORS IN VALUES OF ELECTRON TEMPERATURES IN H II
REGIONS, by Pilyugin L. S. — The classic method for the determination of
the electron temperatures t3,O , t2,Oand t2,N from forbidden lines of the ions
3
ÊÈÍÅÌÀÒÈÊÀ
È ÔÈÇÈÊÀ
ÍÅÁÅÑÍÛÕ
ÒÅË òîì 26 ¹ 2 2010
© Ë. Ñ. ÏÈËÞÃÈÍ, 2010
4
Ë. Ñ. ÏÈËÞÃÈÍ
O++, O+ and N+ was considered. The influence of uncertainties in atomic
data on the accuracy of the electron temperatures determination was
studied. The uncertaities in atomic data (in the Einstein coefficients for
spontaneous transitions and in effective collision strengths for electron
impacts) were estimated as a discrepancy between some values computed
by various authors. It was found that the error in the electron temperature
due to uncertainties in the atomic data increased with electron
temperature. At a temperature of 10000 K, the error in the electron
temperature t3,O is less than 1 %, the error in the electron temperature t2,N is
not in excess of 3 %, and the error in the electron temperature t2,O can be as
large as 7 %.
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Ïðè îïðå äå ëå íèè ñî äåð æà íèÿ êèñ ëî ðî äà â îá ëàñ òè H II îá û÷ íî èñ -
ïîëü çó åò ñÿ äâóõ çîí íàÿ ìî äåëü äëÿ îïè ñà íèÿ ðàñ ïðå äå ëå íèÿ ýëåê òðî í -
íîé òåì ïå ðà òó ðû â òó ìàí íîñ òè: ýëåê òðî ííàÿ òåì ïå ðà òó ðà â çîíå ñâå -
÷å íèÿ äâàæ äû èî íè çî âàí íî ãî êèñ ëî ðî äà îïè ñû âà åò ñÿ îäíèì çíà ÷å íè -
åì T3,O è ýëåê òðî ííàÿ òåì ïå ðà òó ðà â çîíå ñâå ÷å íèÿ èî íè çî âàí íî ãî êèñ -
ëî ðî äà îïè ñû âà åò ñÿ äðó ãèì çíà ÷å íè åì T2,O [27, 29]. Ïðè îï ðå äå ëå íèè
ñî äåð æà íèé íå ñêîëü êèõ ýëå ìåí òîâ (íà ïðè ìåð, êèñ ëî ðî äà è ñåðû) èñ -
ïîëü çó åò ñÿ òðåõ çîí íàÿ ìî äåëü äëÿ îïè ñà íèÿ ðàñ ïðå äå ëå íèÿ ýëåê òðî -
ííîé òåì ïå ðà òó ðû â òó ìàí íîñ òè [15]. Ýëåê òðîí íûå òåì ïå ðà òó ðû t3,O è
t2,O íà õî äÿò ñÿ ïî çà ïðå ùåí íûì ëèíèÿì.
Íàñêîëüêî äîñòîâåðíû ýëåêòðîííûå òåìïåðàòóðû, íàéäåííûå ïî
çàïðå ùåííûì ëèíèÿì? Ýòîò âîïðîñ îáñóæäàåòñÿ ìíîãèå ãîäû. Ðàñ -
ñìàòðè âàëèñü ðàçíûå ïðè÷èíû, ïî êîòîðûì ýëåêòðîííàÿ òåìïåðàòóðà,
íàéäåííàÿ ïî çàïðåùåííûì ëèíèÿì, ìîæåò îòëè÷àòüñÿ îò ðåàëüíîé
ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû â òóìàííîñòè. Âî-ïåðâûõ, â çîíå äâàæäû
èîíè çîâàííîãî êèñëîðîäà ïðîèñõîäÿò ðåêîìáèíàöèè è ïîñëåäóþùèå
êàñ êàäíûå ïåðåõîäû ìåæäó ýíåðãåòè÷åñêèìè óðîâíÿìè èîíà O+. Ïðè
ýòîì ÷àñòü ýëåêòðîíîâ ìîæåò ïîïàäàòü íà óðîâåíü, ïåðåõîäû ñ êîòî ðî -
ãî äàþò àâðîðàëüíûå ëèíèè [O II] ll 732.0,733.0 íì [20, 31].
 ðåçóëüòàòå â çîíå äâàæäû èîíèçîâàííîãî êèñëîðîäà âîçíèêàåò
ðå êîì áè íàöèîííîå èçëó÷åíèå òóìàííîñòè â ëèíèè [O II] ll 732.0,
733.0. Âêëàä ýòîãî ðåêîìáèíàöèîííîãî èçëó÷åíèÿ â ñâå÷åíèå òóìàí -
íîñòè â ëèíèè [O II] ll 732.0, 733.0, îáóñëîâëåííîå âîçáóæäåíèåì
èîíîâ O+ ïðè ñòîëêíîâåíèÿõ ñî ñâîáîäíûìè ýëåêòðîíàìè â çîíå èîíè -
çî âàííîãî êèñëîðîäà, ìîæåò èñêàæàòü ïîëó÷àåìîå çíà÷åíèå ýëåêòðîí -
íîé òåìïåðàòóðû t2,O . Îäíàêî ýòîò ýôôåêò ìîæåò áûòü ñó ùåñò âåííûì
òîëüêî äëÿ îáëàñòåé H II âûñîêîãî âîçáóæäåíèÿ, â êîòî ðûõ çîíà äâàæ -
äû èîíèçîâàííîãî êèñëîðîäà âíîñèò äîìèíèðó þùèé âêëàä â ïîëíîå
ñâå÷åíèå òóìàííîñòè. Áîëüøèíñòâî îáëàñòåé H II â ñïè ðàëü íûõ ãàëàê -
òèêàõ ÿâëÿþòñÿ òóìàííîñòÿìè íèçêîãî âîçáóæ äå íèÿ, è äëÿ íèõ ýòîò
ýôôåêò ìàë [17].
Âî-âòîðûõ, íà îñíîâå àíàëèçà ñåòêè ìîäåëåé îáëàñòåé H II Ñòà -
ñèíñêà [35] ïðåäïîëîæèëà, ÷òî ýëåêòðîííàÿ òåìïåðàòóðà, íàéäåííàÿ â
îá ëàñ òè H II âûñîêîé ìåòàëëè÷íîñòè ïî çàïðåùåííûì ëèíèÿì, ìîæåò
áûòü çàâûøåíà èç-çà ðàäèàëüíîãî ãðàäèåíòà ýëåêòðîííîé òåìïåðà òó -
ðû â òóìàííîñòè. Îäíàêî ïðåäñêàçàííûé ýôôåêò ïîêà íå áûë îáíàðó -
æåí [28].
Â-òðåòüèõ, áîëåå 40 ëåò íàçàä Ïåéìáåðò ïðåäïîëîæèë [25], ÷òî â
ïëà íå òàðíûõ òóìàííîñòÿõ è îáëàñòÿõ H II ìîãóò âîçíèêàòü ìåëêî -
ìàñø òàáíûå ïðîñòðàíñòâåííûå ôëóêòóàöèè ýëåêòðîííîé òåìïåðà -
òóðû è ïëîòíîñòè. Âñëåäñòâèå ýòîãî ýëåêòðîííàÿ òåìïåðàòóðà, íàé -
äåí íàÿ ïî çàïðåùåííûì ëèíèÿì, ìîæåò îòëè÷àòüñÿ îò ðåàëüíîé ýëåêò -
ðîí íîé òåìïåðàòóðû â òóìàííîñòè.
Êèíãäîí è Ôåðëàíä [18] ðàññ÷è òà ëè ñåòêó ìîäåëåé îáëàñòåé H II ñ
öåëüþ îöåíèòü äîïóñòèìóþ àìïëè òó äó ôëóêòóàöèé ýëåêòðîííîé
òåìïåðàòóðû â îáëàñòÿõ H II. Îíè íàøëè, ÷òî ôëóêòóàöèè
ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû ìàëû è íå ìîãóò âíîñèòü ñó ùåñò âåííûå
èñêàæåíèÿ â ýëåêòðîííóþ òåìïåðàòóðó, îïðåäåëÿåìóþ ïî
çàïðåùåííûì ëèíèÿì. Àìïëèòóäó ôëóêòóàöèé ýëåêòðîííîé òåìïå ðà -
òóðû ìîæíî îöåíèòü òàêæå ïóòåì ñðàâíåíèÿ çíà÷åíèé ýëåêòðîííîé
òåì ïå ðàòóðû, íàéäåííûõ ïî çàïðåùåííûì ëèíèÿì è ïî áàëüìå ðîâ -
ñêîìó ñêà÷êó [25, 26].  ðàáîòàõ Í. Ã. Ãóñåâîé è äð. [12, 13] îïðåäå ëå -
íû ýëåêòðîííûå òåìïåðàòóðû ïî áàëüìåðîâñêîìó è ïàøåíîâñêîìó
ñêà÷ êàì äëÿ áîëüøîé âûáîðêè îáëàñòåé H II íèçêîé ìåòàëëè÷íîñòè.
Ïî ëó÷åí âûâîä, ÷òî ýëåêòðîííûå òåìïåðàòóðû t3,O è tBa íå îòëè÷àþòñÿ
ñòàòèñòè÷åñêè, õîòÿ íåáîëüøóþ ðàçíèöó òåìïåðàòóð ïîðÿäêà 3—5 %
íåëüçÿ èñêëþ÷èòü.
 äàííîé ðàáîòå ìû íå áóäåì îáñóæäàòü ñïðàâåäëèâîñòü ïðåäïî -
ëî æåíèé, íà êîòîðûõ áàçèðóåòñÿ êëàññè÷åñêèé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ
ýëåêò ðîííîé òåìïåðàòóðû ïî çàïðåùåííûì ëèíèÿì, è èõ âëèÿíèå íà
äîñòî âåðíîñòü ïîëó÷åìûõ ýòèì ìåòîäîì çíà÷åíèé ýëåêòðîííîé òåì -
ïå ðàòóðû. Ìû áóäåì ïîëàãàòü, ÷òî èäåîëîãèÿ ìåòîäà âåðíà, è îöåíèì
îøèáêè, êîòîðûå ìîãóò ïîÿâëÿòüñÿ ïðè ðåàëèçàöèè ìåòîäà íà ïðàêòè -
êå. Ïðè âûâîäå ÷èñëåííîãî ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó èíòåíñèâíîñòÿìè
ñïåêò ðàëüíûõ ëèíèé è ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðîé â çîíå ñâå÷åíèÿ
äàí íîãî èîíà èñïîëüçóþòñÿ çíà÷åíèÿ àòîìíûõ äàííûõ; ýíåðãèè âîç -
áóæ äåííûõ óðîâíåé E j , ýéíøòåéíîâñêèå êîýôôèöèåíòû ñïîíòàííûõ
ïåðåõîäîâ A j k, , ýôôåêòèâíûå ñå÷åíèÿ äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ W j k, .
Çíà÷åíèÿ àòîìíûõ äàííûõ íàõîäÿòñÿ ïðè êâàíòîâîìåõàíè÷åñêèõ
ðàñ÷å òàõ â ðàìêàõ ðàçíûõ ïðèáëèæåíèé è ñîäåðæàò îøèáêè. Íèæå ìû
îöåíèì âîçìîæíûå îøèáêè â àòîìíûõ äàííûõ è âëèÿíèå ýòèõ îøèáîê
íà òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû.
Ýëåêòðîííûå ïëîòíîñòè, íàéäåííûå ïî îòíîøåíèÿì èíòåíñèâ íîñ -
òåé êîìïîíåíòîâ äóáëåòà íåáóëÿðíûõ ëèíèé èîíèçîâàííîé ñåðû, íå
ïðåâûøàþò 100 ñì–3 â áîëüøèíñòâå âíåãàëàêòè÷åñêèõ îáëàñòåé H II
[5, 38]. Ïîýòîìó ïðè íàøèõ îöåíêàõ ìû áóäåì èñïîëüçîâàòü ïðèáëè -
æåíèå íèç êîé ïëîòíîñòè.
5
Î ÒÎ×ÍÎÑÒÈ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ
Äëÿ êîìáèíàöèé ëèíèé, íà êîòîðûõ áàçèðó þòñÿ êëàññè÷åñêèå ìå -
òîäû îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîííûõ òåìïåðàòóð â ðàçíûõ çîíàõ îáëàñ òåé
H II, ïðèíÿòû ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ:
Q
I
I
3,O
[OIII]
[OIII]
=
l
l
495 9 500 7
436 3
. , .
.
, (1)
Q
I
I
2,O
[OII]
[OII]
=
l
l
372 7 372 9
732 0 733 0
. , .
. , .
, (2)
Q
I
I
2,N
[NII]
[NII]
=
l
l
654 8 658 4
575 5
. , .
.
. (3)
Ýòè êîìáèíàöèè ëèíèé ÷àñòî íàçûâàþò èíäèêàòîðàìè ýëåêòðîííîé
òåì ïåðàòóðû.
Ïîä ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðîé òóìàííîñòè Te ïîäðàçóìåâàåòñÿ
çíà ÷åíèå ïàðàìåòðà â çàêîíå Ìàêñâåëëà äëÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ñâîáîäíûõ
ýëåêòðîíîâ ïî ñêîðîñòÿì, ò. å. êèíåòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà ñâîáîäíûõ
ýëåêò ðîíîâ. Ýëåêòðîííàÿ òåìïåðàòóðà â îáëàñòÿõ H II ïîðÿäêà 104 K.
Ñëåäóÿ Ñèòîíó, ìû áóäåì âûðàæàòü ýëåêòðîííóþ òåìïåðàòóðó â åäè -
íèöàõ 104 K è îáîçíà÷àòü ýòó âåëè÷èíó ñèìâîëîì te , ÷òîáû èçáåæàòü
ïóòàíèöû:
t Te e= -10 4 . (4)
ÑÎÎÒÍÎØÅÍÈß ÄËß ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ
Ïÿ òè ó ðîâ íå âàÿ ìî äåëü èî íîâ. Îñíîâ íûì èñ òî÷ íè êîì èí ôîð ìà öèè î
ôè çè ÷åñ êèõ óñëî âè ÿõ â îá ëàñ òè H II ÿâ ëÿ þò ñÿ èí òåí ñèâ íîñ òè çà ïðå -
ùåí íûõ ëè íèé â å¸ ñïåê òðå. Êëàñ ñè ÷åñ êèé ìå òîä îïðå äå ëå íèÿ ýëåê -
òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû, ïðåä ëî æåí íûé B. Àìáàðöóìÿíîì [1] îñ íî âàí
íà òîì áëà ãîï ðè ÿò íîì îá ñòî ÿ ò åëüñòâå, ÷òî îñíîâ íàÿ ýëåê òðî ííàÿ êîí -
ôè ãó ðà öèÿ ñ äâó ìÿ è òðå ìÿ p-ýëåê òðîíà ìè èìå åò äâà ìå òà ñ òà áèëü íûõ
òåð ìà ñ ýíåð ãè åé âîç áóæ äå íèÿ â íå ñêîëü êî ýëåê òðî í âîëüò. Äëÿ îïðå -
äå ëåí íîñ òè áó äåì ãî âî ðèòü îá èîíå äâàæ äû èî íè çî âàí íî ãî êèñ ëî ðî -
äà. Ñõå ìà íè æíèõ ýíåð ãå òè ÷åñ êèõ óðîâ íåé èîíà O++ ïî êà çà íà íà
ðèñ. 1. Èîíû O++ âîç áóæ äà þò ñÿ ýëåê òðî ííû ìè óäà ðà ìè. Ñ óâå ëè ÷å íè -
åì ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû òó ìàí íîñ òè óâå ëè ÷è âà åò ñÿ äîëÿ ñâî áîä -
íûõ ýëåê òðî íîâ, êî òî ðûå îá ëà äà þò ýíåð ãè åé, äîñ òà òî÷ íîé äëÿ âîç -
áóæ äå íèÿ óðîâ íÿ 1S0, è ñëå äî âà òåëü íî, ðàñ òåò îò íî ñè òåëü íîå ÷èñ ëî
èî íîâ â ñî ñòî ÿ íèè 1S0 â ñðàâ íå íèè ñ ÷èñ ëîì èî íîâ â ñî ñòî ÿ íèè 1D2. Ïî -
ý òî ìó ñ óâå ëè ÷å íè åì ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû òó ìàí íîñ òè îò íî øå -
íèå èí òåí ñèâ íîñ òè íå áó ëÿð íûõ ëè íèé [O III] ll 495.9, 500.7 íì ê èí -
òåí ñèâ íîñ òè àâ ðî ðàëü íîé ëè íèè [O III] l 436.3 íì ïî íè æà åò ñÿ. Ýòî îò -
íî øå íèå Q3,O = [O III] ll 495.9, 500.7/[O III] l 436.3 ÿâ ëÿ åò ñÿ èí äè êà òî -
ðîì ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû â çîíå ñâå ÷å íèÿ èîíà O++ òó ìàí íîñ òè.
6
Ë. Ñ. ÏÈËÞÃÈÍ
Ïîòîê ýíåðãèè Fk j, îò òóìàííîñòè â ýìèññèîííîé ëèíèè èîíà O++,
îá ðàçó þùåéñÿ ïðè ïåðåõîäàõ ñ k-ãî óðîâíÿ íà j-é,
F h A n t n dVk j k j k j k e e
V
, , , ( , )= ++
òn O , (5)
ãäå h — ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà, n k j, — ÷àñòîòà èçëó÷åíèÿ, n t nk e e( , ) — äî -
ëÿ èîíîâ êèñëîðîäà â k-ì ñîñòîÿíèè, Ak j, — âåðîÿòíîñòü ñïîíòàííîãî
ïå ðå õîäà èç k-ãî ñîñòîÿíèÿ â j – å, O++ — êîíöåíòðàöèÿ èîíîâ êèñëî -
ðîäà. Ýòè óðàâíåíèÿ äëÿ íåáóëÿðíûõ ëèíèé äâàæäû èîíèçîâàííîãî
êèñ ëî ðîäà [O III] ll 495.9, 500.7, à òàêæå àâðîðàëüíîé ëèíèè [O III]
l 436.3 â ðàìêàõ 5-óðîâíåâîé ìîäåëè èîíà O++ (ðèñ. 1) çàïèøóòñÿ â
âèäå
F F h A A[ ] . , . , , , , , ,( )OIII l n n495 9 500 7 4 2 4 3 4 2 4 2 4 3 4 3= + = +F n t n dVe e
V
4 ( , ) O++
ò , (6)
F F h A n t n dVe e
V
[ ] . , , , ( , )OIII Ol n436 3 5 4 5 4 5 4 5= = ++
ò . (7)
Ïîäñòàâëÿÿ óðàâíåíèÿ (6) è (7) â óðàâíåíèå (1), ïîëó÷àåì
Q
A A
A
3,O =
+n n
n
4 2 4 2 4 3 4 3
5 4 5 4
, , , ,
, ,
n t n
n t n
e e
e e
4
5
( , )
( , )
. (8)
Äëÿ òîãî ÷òîáû âûâåñòè ñîîòíîøåíèå ìåæäó ýëåêòðîííîé òåìïå -
ðà òóðîé òóìàííîñòè è ïàðàìåòðîì Q3,O , íåîáõîäèìî íàéòè íàñåëåí -
íîñ òè óðîâíåé èîíà O++. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ íàñåëåííîñòè óðîâíåé èñ -
ïîëü çóþòñÿ óðàâíåíèÿ ñòàöèîíàðíîñòè, êîòîðûå âûðàæàþò òîò ôàêò,
÷òî ÷èñëî ïåðåõîäîâ â äàííîå ñîñòîÿíèå âñåìè ïóòÿìè ðàâíî ÷èñëó ïå -
ðå õîäîâ èç äàííîãî ñîñòîÿíèÿ [2]. Äëÿ ìåòàñòàáèëüíîãî óðîâíÿ k óðàâ -
7
Î ÒÎ×ÍÎÑÒÈ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ
Ðèñ. 1. Ïÿòü íèæíèõ ýíåðãåòè -
÷åñêèõ óðîâíåé èîíà êèñëîðîäà
O++. Ðàññòîÿíèÿ ìåæäó óðîâ -
íÿìè èñêàæåíû
íåíèå ñòàöèîíàðíîñòè çàïèøåòñÿ â âèäå
n n b n n a n Aj
j k
e j k j
j k
e j k j
j k
j k
< > >
å å å+ + =, , ,
= n n b n n a n Ak
j k
e k j k
j k
e k j k
j k
k j
> < <
å å å+ +, , , , (9)
ãäå b j k, — âåðîÿòíîñòü íåóïðóãèõ ñòîëêíîâåíèé ïåðâîãî ðîäà, ïðè
êîòîðûõ ïðîèñõîäÿò ïåðåõîäû àòîìà èç íèæíåãî â âåðõíåå ñîñòîÿíèå
(âîç áóæäàþùèå ñòîëêíîâåíèÿ, ýëåêòðîí ïåðåäà¸ò ýíåðãèþ àòîìó),
ak j, — âåðîÿòíîñòü íåóïðóãèõ ñòîëêíîâåíèé âòîðîãî ðîäà, ïðè êîòî -
ðûõ ïðîèñõîäÿò ïåðåõîäû àòîìà èç âåðõíåãî â íèæíåå ñîñòîÿíèå
(äåçàê òèâèðóþùèå ñòîëêíîâåíèÿ, ýíåðãèÿ âîçáóæäåíèÿ àòîìà ïåðå -
äà¸òñÿ ýëåêòðîíó). Ïåðâûé ÷ëåí â ëåâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ (9) îïèñû âà -
åò ÷èñëî ïåðåõîäîâ íà äàííûé óðîâåíü ñ íèæåëåæàùèõ óðîâíåé,
âûçâàí íûõ ñòîëêíîâåíèÿìè ïåðâîãî ðîäà, âòîðîé — ÷èñëî ïåðåõîäîâ
íà äàííûé óðîâåíü ñ âûøåëåæàùèõ óðîâíåé ïîä äåéñòâèåì ñòîëê íî -
âå íèé âòîðîãî ðîäà, òðåòèé — ÷èñëî ñïîíòàííûõ ïåðåõîäîâ íà äàííûé
óðî âåíü ñ âûøåëåæàùèõ óðîâíåé. Ïåðâûé ÷ëåí â ïðàâîé ÷àñòè óðàâ -
íå íèÿ (9) îïèñûâàåò ÷èñëî ïåðåõîäîâ ñ äàííîãî óðîâíÿ íà âûøå ëå æà -
ùèå óðîâíè, âûçâàííûõ ñòîëêíîâåíèÿìè ïåðâîãî ðîäà, âòîðîé — ÷èñ -
ëî ïåðåõîäîâ ñ äàííîãî óðîâíÿ íà íèæåëåæàùèå óðîâíè ïîä äåéñò âè -
åì ñòîëêíîâåíèé âòîðîãî ðîäà, òðåòèé — ÷èñëî ñïîíòàííûõ ïåðåõî -
äîâ ñ äàííîãî óðîâíÿ íà íèæåëåæàùèå óðîâíè. Óðàâíåíèå òàêîãî âèäà
çà ïè ñû âàåòñÿ äëÿ êàæäîãî óðîâíÿ. Îáû÷íî íàñåëåííîñòü óðîâíåé îï -
ðå äåëÿåòñÿ â îòíîñèòåëüíîé øêàëå è ñèñòåìà óðàâíåíèé äîïîëíÿåòñÿ
óðàâ íåíèåì
nk
k
å = 1. (10)
Âåðîÿòíîñòü äåçàêòèâèðóþùèõ ñòîëêíîâåíèé ak j, (k > j) âûðàæà -
åò ñÿ ÷åðåç ýôôåêòèâíûå ñå÷åíèÿ äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ W j k, [6, 33]
a
T
k j
k e
j k, / ,
.
=
× -8629 10 6
1 2w
W , (11)
ãäå wk — ñòàòèñòè÷åñêèé âåñ k-ãî óðîâíÿ.
Âåðîÿòíîñòü âîçáóæäàþùèõ ñòîëêíîâåíèé b j k, ñâÿçàíà ñ âåðîÿò -
íîñòüþ äåçàêòèâèðóþùèõ ñòîëêíîâåíèé ak j, ñîîòíîøåíèåì
b a
E E
kT
j k
k
j
k j
k j
e
, ,
( )
=
- -æ
è
çç
ö
ø
÷÷
w
w
exp , (12)
ãäå Ek — ýíåðãèÿ k-ãî ýíåðãåòè÷åñêîãî óðîâíÿ.
Ðåøåíèå óðàâíåíèé (8)—(10) ïðè çàäàííîì íàáîðå àòîìíûõ äàí -
íûõ (ýíåðãåòè÷åñêèå óðîâíè âîçáóæäåííûõ ñîñòîÿíèé, âåðîÿòíîñòè
ñïîí òàí íûõ ïåðåõîäîâ, ýôôåêòèâíûå ñå÷åíèÿ äëÿ ýëåêòðîííûõ óäà -
ðîâ) ïîçâîëÿåò íàéòè ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó èíòåíñèâíîñòÿìè ñïåêò -
ðàëü íûõ ëèíèé è ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðîé â çîíå ñâå÷åíèÿ äàííîãî
8
Ë. Ñ. ÏÈËÞÃÈÍ
èî íà. Â ñëåäóþùåì ðàçäåëå ñîîòâåòñòâóþùèå ñîîòíîøåíèÿ áóäóò ïî -
ëó ÷åíû äëÿ èîíîâ O++, O+ è N+.
Ñîîòíîøåíèÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîííûõ òåìïåðàòóð. 1.
Äëÿ ýíåðãèé âîçáóæäåííûõ óðîâíåé èîíà O++ ïðèíÿòû ýêñïåðè ìåí -
òàëü íûå çíà÷åíèÿ èç ðàáîòû [7] (ðèñ. 1). Ýéíøòåéíîâñêèå êîýôôè -
öèåíòû ñïîíòàííûõ ïåðåõîäîâ âçÿòû èç ðàáîòû [9], ýôôåêòèâíûå ñå -
÷å íèÿ äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ — èç ðàáîòû [4]. Ýôôåêòèâíûå ñå÷å -
íèÿ, ïðèâåäåííûå äëÿ ðÿäà çíà÷åíèé ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû, áûëè
àïïðîêñèìèðîâàíû ïîëèíîìàìè âòîðîé ñòåïåíè (íàéäåííûå ïîëèíî -
ìû ïðèâåäåíû â òàáëèöå). Ñ èñïîëüçîâàíèåì àòîìíûõ äàííûõ èç óêà -
çàí íûõ ðàáîò äëÿ ñåòêè çíà÷åíèé te è ne âû÷èñëåíû ñîîòâåòñò âóþ ùèå
çíà ÷åíèÿ Q3,O ïóòåì ðåøåíèÿ óðàâíåíèé (8)—(10).
Çàâèñèìîñòü ìåæäó ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðîé t3,O è ïàðàìåòðîì
Q3,O , ñîîòâåòñòâóþùàÿ ÷èñëåííîìó ðåøåíèþ äëÿ ne = 1 ñì–3, ïðåä ñòàâ -
ëåíà íà ðèñ. 2 òî÷êàìè. Ñâåòëûìè êðóæêàìè ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü äëÿ
ne = 500 ñì–3. Âèäíî, ÷òî ñîîòíîøåíèå t3,O — Q3,O ïðàêòè ÷åñêè íå
çàâèñèò îò ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè ïðè êîíöåíòðàöèÿõ íèæå íå ñêîëü -
êèõ ñîòåí ÷àñòèö â êóáè÷åñêîì ñàíòèìåòðå. Ïóòåì àïïðîêñè ìàöèè
÷èñëåííûõ ðåçóëüòàòîâ ïîëó÷åíà ôîðìóëà, ñâÿçûâàþùàÿ t3,Oè Q3,O .
Ñëåäóÿ [24], ìû àïïðîêñèìèðîâàëè ÷èñëåííûå ðåçóëüòàòû óðàâ íå -
íèåì âèäà
t
a
Q a a t a t a x
j
j j j j
=
+ + + + +
0
1 2 3 41lg lg lg( )
, (13)
ãäå
x n tj e j= - -10 4 1 2/ , (14)
è ïîëó÷èëè âûðàæåíèå
t
Q t t
3,O
3,O 3,O 3,Olg lg
=
- - +
146
088 017 0030
.
. . .
. (15)
Ýòà àïïðîêñèìàöèÿ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 2 íåïðåðûâíîé ëèíèåé. Òàê
êàê ñîîòíîøåíèå t3,O — Q3,Oïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò ýëåêòðîííîé
ïëîò íîñòè â èíòåðåñóþùåì íàñ èíòåðâàëå ïëîòíîñòåé, òî ÷ëåí a x4 3 ,
ó÷è òû âàþùèé çàâèñèìîñòü îò ne , áëèçîê íóëþ è îòñóòñòâóåò â
âûðàæåíèè (15).
2. Îñíîâíàÿ ýëåêòðîííàÿ êîíôèãóðàöèÿ èîíèçîâàííîãî êèñëîðîäà
O+ òàêæå èìååò äâà ìåòàñòàáèëüíûõ òåðìà ñ ýíåðãèåé âîçáóæäåíèÿ â
íåñêîëüêî ýëåêòðîíâîëüò (ñõåìà íèæíèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé èî -
9
Î ÒÎ×ÍÎÑÒÈ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ
Ðèñ. 2. Çà âè ñè ìîñòü ìåæ äó ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó -
ðîé t3,Oè ïà ðà ìåò ðîì Q3,O . Òî÷ êè — ÷èñ ëåí íîå ðå øå -
íèå â ðàì êàõ 5-óðîâ íå âîé ìî äå ëè èîíà O++ äëÿ ne=
= 1 ñì–3, ñâåò ëûå êðóæ êè — äëÿ ne= 500 ñì–3. Íåï ðå -
ðûâ íàÿ ëè íèÿ — àï ïðîê ñè ìà öèÿ (15) ÷èñëåííîãî
ðåøåíèÿ
íà O+ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 3, a). Îòíîøåíèå Q2,O èíòåíñèâíîñòåé íåáó -
ëÿð íûõ [O II] ll 372.7, 372.9 è àâðîðàëüíûõ [O II] ll 732.0, 733.0 ëè -
íèé ñëóæèò èíäèêàòîðîì ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû t2,Oâ çîíå ñâå÷å -
íèÿ èîíà O+. Óðàâíåíèå, ñâÿçûâàþùåå îòíîøåíèå Q2,O èíòåí ñèâ íîñ -
òåé ëèíèé è ýëåêòðîííóþ òåìïåðàòóðó t2,O , ìîæåò áûòü íàéäåíî òåì
æå ñàìûì ìåòîäîì, êîòîðûé èñïîëüçîâàëñÿ âûøå äëÿ èîíà äâàæäû
èî íè çî âàííîãî êèñëîðîäà.
Äëÿ çíà÷åíèé ýíåðãèè âîçìóùåííûõ óðîâíåé èîíà O+ âçÿòû ýêñïå -
ðè ìåíòàëüíûå âåëè÷èíû [37], ýéíøòåéíîâñêèå êîýôôèöèåíòû ñïîí -
òàííûõ ïåðåõîäîâ [8], ýôôåêòèâíûå ñå÷åíèÿ äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ
10
Ë. Ñ. ÏÈËÞÃÈÍ
Èîí Ïåðåõîä j ® k l A j k, , ñì-1 W j k, =a0+ a t1 + a t2
2
O++
2 ® 1 88.4 ìêì 2.596×10–5 0.493 + 0.036t – 0.008t2
3 ® 1 3.032×10–11 0.233 + 0.028t – 0.004t2
3 ® 2 51.8 ìêì 9.632×10–5 1.141 + 0.108t – 0.018t2
4 ® 1 2.322×10–6 0.214 + 0.034t – 0.004t2
4 ® 2 495.9 íì 6.951×10–3 0.641 + 0.102t – 0.011t2
4 ® 3 500.7 íì 2.029×10–2 1.069 + 0.170t – 0.018t2
5 ® 1 0 0.029 + 0.003t + 0.000t2
5 ® 2 232.1 íì 2.255×10–1 0.088 + 0.009t + 0.000t2
5 ® 3 233.1 íì 6.998×10–4 0.147 + 0.014t + 0.001t2
5 ® 4 436.3 íì 1.685 0.334 + 0.237t – 0.056t2
O+ 2 ® 1 372.9 íì 3.456×10–5 0.888 – 0.007t + 0.003t2
3 ® 1 372.7 íì 1.635×10–4 0.590 – 0.008t + 0.003t2
3 ® 2 1.241×10–7 1.638 – 0.268t + 0.056t2
4 ® 1 247.11 íì 5.646×10–2 0.301 + 0.012t – 0.001t2
4 ® 2 732.19 íì 1.106×10–1 0.912 + 0.028t + 0.008t2
4 ® 3 733.25 íì 5.871×10–2 0.573 + 0.030t + 0.003t2
5 ® 1 247.09 íì 2.265×10–2 0.150 + 0.002t + 0.001t2
5 ® 2 732.05 íì 5.824×10–2 0.382 + 0.018t + 0.002t2
5 ® 3 733.11 íì 9.668×10–2 0.376 + 0.019t + 0.002t2
5 ® 4 3.158×10–10 0.278 + 0.011t + 0.003t2
N+
2 ® 1 2.083×10–6 0.344 + 0.108t – 0.019t2
3 ® 1 1.116×10–12 0.210 + 0.072t – 0.009t2
3 ® 2 7.420×10–6 0.905 + 0.290t – 0.043t2
4 ® 1 5.253×10–7 0.281 + 0.026t – 0.004t2
4 ® 2 654.8 íì 9.851×10–4 0.841 + 0.080t – 0.012t2
4 ® 3 658.4 íì 2.913×10–3 1.399 + 0.131t – 0.018t2
5 ® 1 0 0.033 + 0.002t – 0.000t2
5 ® 2 3.185×10–2 0.099 + 0.006t – 0.000t2
5 ® 3 1.547×10–4 0.165 + 0.012t – 0.001t2
5 ® 4 575.5 íì 1.136 1.164 – 0.458t + 0.093t2
Ýéíøòåéíîâñêèå êîýôôèöèåíòû A j k, [8] ñïîíòàííûõ ïåðåõîäîâ è ýôôåêòèâíûå
ñå÷åíèÿ W j k, äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ äëÿ ïÿòè íèæíèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé èîíîâ
O++, O+ è N+. Àïïðîêñèìàöèè äëÿ W j k, ïîëó÷åíû ïî òàáëè÷íûì äàííûì èç [4] äëÿ O++, èç
[30] äëÿ O+ è èç [14] äëÿ N+
W k j, èç ðàáîòû [30]. Òàáëè÷íûå äàííûå äëÿ W k j, áûëè àïïðîêñè ìèðî -
âàíû ïîëèíîìàìè âòîðîé ñòåïåíè, êîòîðûå ïðèâåäåíû â òàáëèöå. Ñ
ýòèì íàáîðîì àòîìíûõ äàííûõ ïîëó÷åíà ôîðìóëà, ñâÿçûâàþùàÿ t2,Oè
Q2,O:
t2,O=
096
086 038 0053 1 149
.
. . . ( .lg lg lg2,O 2,O 2,O 2,OQ t t x- - + + + )
, (16)
ãäå
x n te2,O 2,O= - -10 4 1 2/ . (17)
Ñîîòíîøåíèå t2,O — Q2,O îùóòèìî çàâèñèò îò ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè.
3. Èîíû èîíèçîâàííîãî àçîòà N+ è äâàæäû èîíèçîâàííîãî êèñëî -
ðîäà O++ èìåþò ñõîæèå ñõåìû íèæíèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé. Êàê è
äëÿ èîíà êèñëîðîäà O++, îñíîâíàÿ ýëåêòðîííàÿ êîíôèãóðàöèÿ èîíà
àçî òà N+ èìååò äâà ìåòàñòàáèëüíûõ òåðìà ñ ýíåðãèåé âîçáóæäåíèÿ â
íå ñêîëüêî ýëåêòðîíâîëüò (ñõåìà íèæíèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé èî -
íà N+ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 3, á). Îòíîøåíèå Q2,N èíòåíñèâíîñòåé
[N II] ll 654.8, 658.4 íì è [N II] l 575.5 íì ëèíèé ñëóæèò èíäèêàòîðîì
ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû t2,N â çîíå ñâå÷åíèÿ èîíà N+. Íàáëþäàåìàÿ
ñòðàòèôèêàöèÿ èçëó÷åíèÿ â îáëàñòÿõ H II óêàçûâàåò, ÷òî ñâå÷åíèå
èîíà k-é ñòåïåíè èîíèçàöèè X k ôîðìèðóåòñÿ â çîíå, âíåøíèé ðàäèóñ
êîòîðîé îïðåäåëÿåòñÿ ïîòåíöèàëîì èîíèçàöèè c Xk -1
, è âíóòðåííèé ðà -
äè óñ îïðåäåëÿåòñÿ ïîòåíöèàëîì èîíèçàöèè c Xk
. Ïîòåíöèàë èîíè çà -
öèè íåéòðàëüíîãî àçîòà c NI = 14.534 ýâ âûøå, ÷åì ïîòåíöèàë èîíèçà -
öèè íåéòðàëüíîãî êèñëîðîäà cOI = 13.618 ýÂ, à ïîòåíöèàë èîíèçàöèè
èî íè çî âàí íîãî àçîòà c NII = 29.601 ý íèæå, ÷åì ïîòåíöèàë èîíèçàöèè
èîíèçîâàííîãî êèñëîðîäà cOII = 35.117 ýÂ. Ñðàâíåíèå ïîòåíöèàëîâ
11
Î ÒÎ×ÍÎÑÒÈ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ
Ðèñ. 3. Ñõåìà íèæíèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé èîíà O+ (a) è èîíà N+ (á). Ðàññòîÿíèÿ ìåæäó
óðîâíÿìè íå ñîáëþäàþòñÿ
èîíè çàöèè ïîêàçûâàåò, ÷òî çîíà ñâå÷åíèÿ èîíà N+ íåñêîëüêî ìåíüøå
çî íû ñâå÷åíèÿ èîíà O+ è ïîëíîñòüþ ëåæèò â çîíå ñâå÷åíèÿ èîíà O+.
Ýòî ïîçâîëÿåò îæèäàòü, ÷òî ýëåêòðîííàÿ òåìïåðàòóðà t2,N õàðàê òåðè -
çó åò ýëåêòðîííóþ òåìïåðàòóðó â çîíå ñâå÷åíèÿ O+.
Ñîîòíîøåíèå ìåæäó îòíîøåíèåì Q2,N èíòåíñèâíîñòåé ëèíèé è
ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðîé t2,N íàõîäèòñÿ ñòàíäàðòíûì ìåòîäîì. Äëÿ
ýíåðãèé âîçáóæäåííûõ óðîâíåé ïðèíÿòû ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷å -
íèÿ, êîòîðûå ïðèâåäåíû â [9]. Ýéíøòåéíîâñêèå êîýôôèöèåíòû ñïîí -
òàí íûõ ïåðåõîäîâ âçÿòû èç [8], ýôôåêòèâíûå ñå÷åíèÿ äëÿ ýëåêòðîí -
íûõ óäàðîâ W k j, âû÷èñëåíû íåäàâíî Õàäñîíîì è Áåëëîì [14]. Òàáëè÷ -
íûå äàííûå èç [14] àïïðîêñèìèðîâàíû ïîëèíîìàìè âòîðîé ñòåïåíè.
Íàéäåííûå ïîëèíîìû ïðèâåäåíû â òàáëèöå.  ðåçóëüòàòå ïîëó÷åíî
ñî îò íî øåíèå
t2,N =
112
089 019 0032 1 026
.
. . . ( .lg lg lg2,N 2,N 2,N 2,NQ t t x- - + + + )
, (18)
ãäå
x n te2,N 2,N= - -10 4 1 2/ . (19)
Ñîîòíîøåíèå t2,N — Q2,N ñëàáî çàâèñèò îò ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè â
èíòåðåñóþùåì íàñ èíòåðâàëå ïëîòíîñòåé. ×ëåí ñ x2,N , ó÷èòûâàþùèé
çàâèñèìîñòü îò ne , áëèçîê íóëþ â óðàâíåíèè (18).
Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî çíà÷åíèå ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû t2,O , íàé -
äåííîå ïðè ïîìîùè óðàâíåíèÿ (16), è çíà÷åíèå t2,N , ïîëó÷åííîå ñ
èñïîëüçîâàíèåì óðàâíåíèÿ (18), äîëæíû ñîâïàäàòü, ëèáî áûòü äîñòà -
òî÷ íî áëèçêèìè.
ÂËÈßÍÈÅ ÎØÈÁÎÊ Â ÀÒÎÌÍÛÕ ÄÀÍÍÛÕ ÍÀ ÒÎ×ÍÎÑÒÜ
ÎÏÐÅÄÅ ËÅ ÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÛ
Ïðè âû âî äå ÷èñ ëåí íî ãî ñî îò íî øå íèÿ ìåæ äó èí òåí ñèâ íîñ òÿ ìè ñïåê ò -
ðàëü íûõ ëè íèé è ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðîé â çîíå ñâå ÷å íèÿ äàí íî ãî
èî íà èñ ïîëü çó þò ñÿ çíà ÷å íèÿ àòîì íûõ äàí íûõ; ýíåð ãèè âîç áóæ äåí íûõ
óðîâ íåé E j , ýéíøòåé íîâ ñêèå êî ýô ôè öè åí òû ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ
A j k, , ýô ôåê òèâ íûå ñå ÷å íèÿ äëÿ ýëåê òðî ííûõ óäà ðîâ W j k, . ×èñ ëåí íûå
çíà ÷å íèÿ àòîì íûõ äàí íûõ íà õî äÿò ñÿ ïðè êâàí òî âî ìå õà íè ÷åñ êèõ ðàñ -
÷å òàõ â ðàì êàõ ðàç íûõ ïðè áëè æå íèé. Ýíà ÷å íèÿ ýíåð ãèé âîç áóæ äåí -
íûõ óðîâ íåé óñòà íîâ ëå íû òàê æå ýêñ ïå ðè ìåí òàëü íî. Ñðàâ íå íèå ðàñ -
ñ÷è òàí íûõ ýíåð ãèé âîç áóæ äåí íûõ óðîâ íåé ñ èç ìå ðåí íû ìè ïî ç âî ëÿ åò
ñó äèòü î òî÷ íîñ òè ñî âðå ìåí íûõ êâàí òî âî ìå õà íè ÷åñ êèõ ðàñ ÷å òîâ.
Ñðàâ íå íèå ïî êà çû âà åò, ÷òî ðàç íîñòü ìåæ äó âû ÷èñ ëåí íû ìè è èç ìå ðåí -
íû ìè ýíåð ãè ÿ ìè óðîâ íåé èîíà O+ ìî æåò ïðå âû øàòü ðàç íîñòü ýíåð ãèé
ìåæ äó áëèç êè ìè óðîâ íÿ ìè 2P1/2 è 2P3/2 èëè 2D3/2 è 2D5/2 èîíà O+ (ðèñ. 3,
a).  ðå çóëü òà òå âû ÷èñ ëåí íàÿ ïðè îäíèõ ïðåä ïî ëî æå íè ÿõ ýíåð ãèÿ
óðîâ íÿ 2P1/2 âûøå ýíåð ãèè óðîâ íÿ 2P3/2, à âû ÷èñ ëåí íàÿ ïðè äðó ãèõ
ïðåä ïî ëî æå íè ÿõ ýíåð ãèÿ óðîâ íÿ 2P1/2 íèæå ýíåð ãèè óðîâ íÿ 2P3/2 [36].
12
Ë. Ñ. ÏÈËÞÃÈÍ
Äðó ãè ìè ñëî âà ìè, äàæå ïî ðÿ äîê âû ÷èñ ëåí íûõ ýíåð ãå òè ÷åñ êèõ óðîâ -
íåé èîíà O+ ìî æåò èç ìå íÿòü ñÿ â çà âè ñè ìîñ òè îò ïðåä ïî ëî æå íèé, ïðè -
íÿ òûõ ïðè ðàñ ÷å òàõ. Ïî ý òî ìó ïðè âû âî äå ñî îò íî øå íèé ìåæ äó èí òåí -
ñèâ íîñ òÿ ìè ñïåê òðàëü íûõ ëè íèé è ýëåê òðî ííû ìè òåì ïå ðà òó ðà ìè äëÿ
ðàç íûõ èî íîâ ìû èñ ïîëü çî âà ëè ýì ïè ðè ÷åñ êèå çíà ÷å íèÿ ýíåð ãèé âîç -
áóæ äåí íûõ óðîâ íåé.  òî æå âðå ìÿ èñ ïîëü çó þò ñÿ òå î ðå òè ÷åñ êèå
ýéíøòåé íîâ ñêèå êî ýô ôè öè åí òû ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ A j k, è òå î ðå -
òè ÷åñ êèå ýô ôåê òèâ íûå ñå ÷å íèÿ äëÿ ýëåê òðî ííûõ óäà ðîâ W j k, . Íèæå
ìû îöå íèì âîç ìîæ íûå îøèá êè â çíà ÷å íè ÿõ A j k, è W j k, è èõ âëè ÿ íèå íà
òî÷ íîñòü îïðå äå ëå íèÿ ýëåê òðî ííîé òåìïåðàòóðû.
Ñî îò íî øå íèå t3,O — Q3,O (15) ïî ëó ÷å íî ñ èñ ïîëü çî âà íè åì äàí íûõ
ðà áîò [8] è [4]. Íà ðèñ. 4, a çíà ÷å íèÿ A j k, èç ðà áî òû [8] ñðàâ íè âà þò ñÿ ñî
çíà ÷å íè ÿ ìè A j k, èç ðà áîò [9, 10, 23]. Âèä íî, ÷òî ðàç íè öà ìåæ äó íè ìè â
áîëü øè íñòâå ñëó ÷à åâ íå ïðå âû øà åò 5 %. Òîëü êî äëÿ ïå ðå õî äà 4 ® 1
ðàñ õîæ äå íèå çà ìåò íî áîëü øåå. Ñëå äó åò îò ìå òèòü, ÷òî çíà ÷å íèÿ A j k, ,
ðàñ ñ÷è òàí íûå áî ëåå ïî ëó âå êà íà çàä Ãàð ñòàí ãîì [10], äîñ òà òî÷ íî õî -
ðî øî ñî ãëà ñó þò ñÿ ñ ðå çóëü òà òà ìè ñî âðå ìåí íûõ ðàñ ÷å òîâ. Ðàç íè öà
ìåæ äó ýéíøòåé íîâ ñêè ìè êî ýô ôè öè åí òà ìè ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ èç
ðàç íûõ ðà áîò õà ðàê òå ðè çó åò òî÷ íîñòü âû ÷èñ ëå íèÿ âå ëè ÷èí A j k, . Ìàê -
ñè ìàëü íàÿ îøèá êà â çíà ÷å íè ÿõ A j k, äëÿ ïå ðå õî äîâ ìåæ äó íè æíè ìè
ýíåð ãå òè ÷åñ êè ìè óðîâ íÿ ìè èî íà êèñ ëî ðî äà O++ ìî æåò áûòü ïðè íÿ òà
ðàâ íîé 5 %. Íà ðèñ. 4, á çíà ÷å íèÿ W j k, èç ðà áî òû [4] ñðàâ íè âà þò ñÿ ñî
çíà ÷å íè ÿ ìè W j k, èç ðà áîò [3, 22]. Âèä íî, ÷òî ðàç íè öà ìåæ äó ýô ôåê òèâ -
íû ìè ñå ÷å íè ÿ ìè äëÿ ýëåê òðî ííûõ óäà ðîâ èç ðàç íûõ ðà áîò äëÿ áîëü -
øè íñòâà ïå ðå õî äîâ íå ïðå âû øà þò 5 %, èñ êëþ ÷àÿ ïå ðå õîä 4 ® 5. Ýòà
ðàç íè öà ìî æåò áûòü ïðè íÿ òà êàê ìàê ñè ìàëü íàÿ îøèá êà â çíà ÷å íè ÿõ
W j k, äëÿ ïå ðå õî äîâ ìåæ äó íè æíè ìè ýíåð ãå òè ÷åñ êè ìè óðîâ íÿ ìè èî íà
êèñ ëî ðî äà O++.
Âëèÿíèå îøèáîê àòîìíûõ äàííûõ íà òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ýëåêò -
ðîííîé òåìïåðàòóðû ìîæåò áûòü óñòàíîâëåíî ñëåäóþùèì îáðàçîì.
Çíà ÷åíèÿ ýéíøòåéíîâñêèõ êîýôôèöèåíòîâ ñïîíòàííûõ ïåðåõîäîâ
A j k, èç ðàáîòû [8] è ýôôåêòèâíûõ ñå÷åíèé äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ
W j k, èç ðàáîòû [4], êîòîðûå èñïîëüçîâàëèñü ïðè âûâîäå óðàâíåíèÿ
(15), ìû áóäåì íàçûâàòü ñòàíäàðòíûìè, à çíà÷åíèå t3,O , íàéäåííîå èç
óðàâ íåíèÿ (15), áóäåì íàçûâàòü ñòàíäàðòíîé ýëåêòðîííîé òåìïåðà òó -
ðîé. Âíåñåì â ñòàíäàðòíûå çíà÷åíèÿ W j k, è A j k, ñëó÷àéíóþ îøèáêó
W Wj k i j ke,
*
,( )= +1 , (20)
A e Aj k i j k,
*
,( )= +1 , (21)
ãäå ei— ñëó÷àéíîå ÷èñëî èç èíòåðâàëà –0.05 < ei< 0.05. Ðåøàÿ óðàâíå -
íèÿ (8)—(10) ñ èñïîëüçîâàíèåì âîçìóùåííûõ àòîìíûõ äàííûõ W j k,
* è
A j k,
* , ïîëó÷èì ñîîòíîøåíèå t3,O
* — Q3,O . Ðàñõîæäåíèÿ ìåæäó ýëåêòðîí -
íûìè òåìïåðàòóðàìè Dt3,O = t3,O
* – t3,O äàåò âîçìîæíóþ îøèáêó ýëåêò -
ðîí íîé òåìïåðàòóðû, îáóñëîâëåííóþ íåòî÷íîñòüþ â àòîìíûõ äàí -
íûõ.
13
Î ÒÎ×ÍÎÑÒÈ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ
Íà ðèñ. 5, a ïî êà çà íû çíà ÷å íèÿ Dt3,O äëÿ 100 âà ðè àí òîâ âîç ìó ùåí -
íûõ çíà ÷å íèé A j k,
* , à íà ðèñ. 5, á — äëÿ 100 âà ðè àí òîâ âîç ìó ùåí íûõ
çíà ÷å íèé A j k,
* è W j k, . Âèä íî, ÷òî íå òî÷ íîñ òè â ýéíøòåé íîâ ñêèõ êî ýô -
ôè öè åí òàõ ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ îêà çû âà þò ìåíü øåå âëè ÿ íèå íà
òî÷ íîñòü îïðå äå ëå íèÿ ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû t3,O , ÷åì íå òî÷ íîñ òè
ýô ôåê òèâ íûõ ñå ÷å íèé äëÿ ýëåê òðî ííûõ óäà ðîâ.  öå ëîì âîç ìîæ íàÿ
îøèá êà ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû t3,O , îá óñëîâ ëåí íàÿ íå òî÷ íîñ òÿ ìè
àòîì íûõ äàí íûõ, ìà ëà. Èç ðèñ. 5, á âèä íî, ÷òî ïðè òåì ïå ðà òó ðå t3,O= 1
äëÿ áîëü øè íñòâà âà ðè àí òîâ âîç ìó ùåí íûõ àòîì íûõ äàí íûõ îøèá êà íå
ïðå âû øà åò 1 %.
Àïïðîêñèìàöèÿ t2,O— Q2,O (16) ïî ëó ÷å íà ñ ýéíøòåé íîâ ñêè ìè êî -
ýô ôè öè åí òà ìè ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ A j k, èç ðà áî òû [8] è ñ ýô ôåê òèâ -
íû ìè ñå ÷å íè ÿ ìè äëÿ ýëåê òðî ííûõ óäà ðîâ W j k, èç ðà áî òû [30]. Íà ðèñ.
6, a çíà ÷å íèÿ A j k, èç ðà áî òû [8] ñðàâ íè âà þò ñÿ ñî çíà ÷å íè ÿ ìè A j k, èç ðà -
áîò [11, 32]. Íà ðèñ. 6, á çíà ÷å íèÿ W j k, èç ðà áî òû [30] ñðàâ íè âà þò ñÿ ñî
çíà ÷å íè ÿ ìè èç ðà áîò [21, 22, 32]. Âèä íî, ÷òî ðàç íè öà ìåæ äó ýéíøòåé -
íîâ ñêè ìè êî ýô ôè öè åí òà ìè ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ èç ðàç íûõ ðà áîò
ïî ðÿä êà 10 %, êðî ìå ïå ðå õî äà 5 ® 4. Ïðè ýòîì çíà ÷å íèÿ ðàç íè öû
DA j k, äëÿ äàí íûõ èç ðàç íûõ ðà áîò ïî êà çû âà þò íå òîëü êî ðàç áðîñ, íî è
ñäâèã, ò. å. çíà ÷å íèÿ A j k, ìî ãóò ñî äåð æàòü êàê ñëó ÷àé íóþ, òàê è ñèñ òå -
14
Ë. Ñ. ÏÈËÞÃÈÍ
Ðèñ. 5. Îòíîøåíèå t3,O
* /t3,O , ïîëó÷åííîå ïðè âíåñåíèè ñëó÷àéíûõ îøèáîê â àòîìíûå äàííûå:
à — â A j k, ; á — â A j k, è W j k,
Ðèñ. 4. Îòíîøåíèå çíà÷åíèé: à — ýéíøòåéíîâñêèõ êîýôôèöèåíòîâ A j k, äëÿ èîíà O++ èç ðàáîò
[9] (êðóæêè), [10] (êðåñòèêè), [23] (òðåóãîëüíèêè) ê çíà÷åíèÿì A j k, èç ðàáîòû [8]; á —
ýôôåêòèâíûõ ñå÷åíèé W j k, äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ èç ðàáîò [3] (òðåóãîëüíèêè), [22]
(êðóæêè) ê çíà÷åíèÿì W j k, èç ðàáîòû [4]
ìà òè ÷åñ êóþ îøèá êó. Çíà ÷å íèÿ DW j k, äëÿ äàí íûõ èç ñî âðå ìåí íûõ ðà -
áîò òàê æå ïî êà çû âà þò íå òîëü êî ðàç áðîñ äî 30 %, íî è ñäâèã.
Íà ðèñ. 7, a ïî êà çà íû ðàñ õîæ äå íèÿ Dt2,O äëÿ 100 âà ðè àí òîâ âîç ìó -
ùåí íûõ çíà ÷å íèé A j k,
* .  îäíèõ âà ðè àí òàõ çíà ÷å íèÿ ei â óðàâ íå íèè
(20) ÿâ ëÿ þò ñÿ ñëó ÷àé íû ìè ÷èñ ëà ìè èç èí òåð âà ëà –0.1 < ei < 0, â äðó ãèõ
âà ðè àí òàõ — èç èí òåð âà ëà 0 < ei< 0.1, ÷òî áû ó÷åñòü è ñëó ÷àé íóþ, è
ñèñ òå ìà òè ÷åñ êóþ îøèá êó. Íà ðèñ. 7, á ïî êà çà íû ðàñ õîæ äå íèÿ Dt2,O äëÿ
100 âà ðè àí òîâ âîç ìó ùåí íûõ çíà ÷å íèé A j k,
* è W j k, . Çíà ÷å íèÿ ei â óðàâ -
íå íèè (20) ÿâ ëÿ þò ñÿ ñëó ÷àé íû ìè ÷èñ ëà ìè èç èí òåð âà ëà –0.3 < ei < 0
èëè èç èí òåð âà ëà 0 < ei < 0.3. Âèä íî, ÷òî íå òî÷ íîñ òè ýéíøòåé íîâ ñêèõ
êî ýô ôè öè åí òîâ ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ îêà çû âà þò ìåíü øåå âëè ÿ íèå
íà ýëåê òðî ííóþ òåì ïå ðà òó ðó t2,O , ÷åì íå òî÷ íîñ òè ýô ôåê òèâ íûõ ñå ÷å -
íèé äëÿ ýëåê òðî ííûõ óäà ðîâ. Îøèá êà ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû t2,O ,
îá óñëîâ ëåí íàÿ íå òî÷ íîñ òÿ ìè àòîì íûõ äàí íûõ, ëå æèò â èí òåð âà ëå
±7 % ïðè òåì ïå ðà òó ðå t2,O = 1 äëÿ áîëü øè íñòâà âà ðè àí òîâ âîç ìó ùåí -
íûõ àòîì íûõ äàííûõ.
15
Î ÒÎ×ÍÎÑÒÈ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ
Ðèñ. 6. Îòíîøåíèå çíà÷åíèé: à — ýéíøòåéíîâñêèõ êîýôôèöèåíòîâ A j k, äëÿ èîíà O+ èç ðàáîò
[11] (êðóæêè), [32] (òðåóãîëüíèêè) ê çíà÷åíèÿì A j k, èç ðàáîòû [8]; á — ýôôåêòèâíûõ ñå÷åíèé
W j k, äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ èç ðàáîò [22] (òðåóãîëüíèêè), [21] (êðóæêè), [32] (êðåñòèêè), ê
çíà÷åíèÿì W j k, èç ðàáîòû [30]
Ðèñ. 7. Îòíîøåíèå t2,O
* /t2,O , ïîëó÷åííîå ïðè âíåñåíèè ñëó÷àéíûõ îøèáîê â àòîìíûå äàííûå:
à — â A j k, ; á — â A j k, è W j k,
Ñî îò íî øå íèå t2,N — Q2,N (18) ïî ëó ÷å íî ñ èñ ïîëü çî âà íè åì çíà ÷å -
íèé ýéíøòåé íîâ ñêèõ êî ýô ôè öè åí òîâ ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ A j k, [8] è
ýô ôåê òèâ íûõ ñå ÷å íèé äëÿ ýëåê òðî ííûõ óäà ðîâ W j k, [14]. Íà ðèñ. 8, a
çíà ÷å íèÿ A j k, èç [8] ñðàâ íè âà þò ñÿ ñ ýéíøòåé íîâ ñêè ìè êî ýô ôè öè åí òà -
ìè ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ A j k, èç [9, 10, 23], à íà ðèñ. 8, á — çíà ÷å íèÿ
W j k, [14] ñðàâ íè âà þò ñÿ ñ ýô ôåê òèâ íû ìè ñå ÷å íè ÿ ìè äëÿ ýëåê òðî ííûõ
óäà ðîâ [19, 34]. Âèä íî, ÷òî è ðàç íè öà ìåæ äó âå ëè ÷è íà ìè A j k, , è ðàç íè -
öà ìåæ äó âå ëè ÷è íà ìè W j k, äëÿ ðàç íûõ ðà áîò â áîëü øè í ñòâå ñëó ÷à åâ íå
ïðå âû øà åò 10 %.
Íà ðèñ. 9, a ïî êà çà íû ðàñ õîæ äå íèÿ Dt2,N äëÿ 100 âà ðè àí òîâ âîç ìó -
ùåí íûõ çíà ÷å íèé A j k,
* . Çíà ÷å íèÿ ei â óðàâ íå íèè (21) ÿâ ëÿ þò ñÿ ñëó ÷àé -
íû ìè ÷èñ ëà ìè èç èí òåð âà ëà –0.1 < ei< 0.1. Íà ðèñ. 9, á ïî êà çà íû ðàñ -
õîæ äå íèÿ Dt2,N äëÿ 100 âà ðè àí òîâ âîç ìó ùåí íûõ çíà ÷å íèé A j k,
* è W j k, .
Çíà ÷å íèÿ ei â óðàâ íå íèè (20) ÿâ ëÿ þò ñÿ ñëó ÷àé íû ìè ÷èñ ëà ìè èç èí òåð -
âà ëà –0.1 < ei < 0.1. Âèä íî, ÷òî íå òî÷ íîñ òè ýéíøòåé íîâ ñêèõ êî ýô ôè -
öè åí òîâ ñïîí òàí íûõ ïå ðå õî äîâ îêà çû âà þò ìåíü øåå âëè ÿ íèå íà òî÷ -
íîñòü îïðå äå ëå íèÿ ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû t2,N , ÷åì íå òî÷ íîñ òè ýô -
ôåê òèâ íûõ ñå ÷å íèé äëÿ ýëåê òðî ííûõ óäà ðîâ. Îøèá êà ýëåê ò ðî í íîé
òåì ïå ðà òó ðû t2,N , îá óñëîâ ëåí íàÿ íå òî÷ íîñ òÿ ìè àòîì íûõ äàí íûõ, ëå -
æèò â èí òåð âà ëå ±3 % ïðè òåì ïå ðà òó ðå t2,N = 1 äëÿ áîëü øè íñòâà âà ðè -
àí òîâ âîç ìó ùåí íûõ àòîì íûõ äàííûõ.
16
Ë. Ñ. ÏÈËÞÃÈÍ
Ðèñ. 9. Îòíîøåíèå t2,N
* /t2,N , ïîëó÷åííîå ïðè âíåñåíèè ñëó÷àéíûõ îøèáîê â àòîìíûå äàííûå:
à — â A j k, ; á — â A j k, è W j k,
Ðèñ. 8. Îòíîøåíèå çíà÷åíèé: à — ýéíøòåéíîâñêèõ êîýôôèöèåíòîâ A j k, äëÿ èîíà N+ èç ðàáîò
[9] (êðóæêè), [10] (êðåñòèêè), [23] (òðåóãîëüíèêè) ê çíà÷åíèÿì A j k, èç ðàáîòû [8]; á —
ýôôåêòèâíûõ ñå÷åíèé W j k, äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ èç ðàáîò [34] (òðåóãîëüíèêè), [19]
(êðóæêè) ê çíà÷åíèÿì W j k, èç ðàáîòû [14]
ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ
Ðàññìîòðåí êëàññè÷åñêèé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîííûõ òåìïå ðà -
òóð t3,O , t2,O è t2,N ïî çàïðåùåííûì ëèíèÿì èîíîâ O++, O+ è N+. Òî÷íîñòü
ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó èíòåíñèâíîñòÿìè ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé è ýëåêò -
ðîí íîé òåìïåðàòóðîé â çîíå ñâå÷åíèÿ äàííîãî èîíà çàâèñèò îò òî÷ íîñ -
òè àòîìíûõ äàííûõ; ýíåðãèé âîçáóæäåííûõ óðîâíåé èîíà E j , ýéíø -
òåé íîâñêèõ êîýôôèöèåíòîâ ñïîíòàííûõ ïåðåõîäîâ A j k, è ýôôåêòèâ -
íûõ ñå÷åíèé äëÿ ýëåêòðîííûõ óäàðîâ W j k, . Îøèáêè àòîì íûõ äàííûõ
îïðåäåëåíû êàê ðàñõîæäåíèÿ ìåæäó çíà÷åíèÿìè, âû÷èñ ëåí íûìè â
ðàçíûõ èññëåäîâàíèÿõ.
Íàé äå íî, ÷òî îøèá êè â ýéíøòåé íîâ ñêèõ êî ýô ôè öè åí òàõ ñïîí òàí -
íûõ ïå ðå õî äîâ îêà çû âà þò ìåíü øåå âëè ÿ íèå íà òî÷ íîñòü îïðå äå ëå íèÿ
ýëåê òðî ííûõ òåì ïå ðà òóð ïî ñðàâ íå íèþ ñ îøèá êà ìè â ýô ôåê òèâ íûõ
ñå ÷å íè ÿõ äëÿ ýëåê òðî ííûõ óäà ðîâ. Îøèá êè ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó -
ðû, îá óñëîâ ëåí íûå íå òî÷ íîñ òÿ ìè â àòîì íûõ äàí íûõ, óâå ëè ÷è âà þò ñÿ ñ
óâå ëè ÷å íè åì ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû. Ïðè òåì ïå ðà òó ðå 10000 K
îøèá êà â t3,O ìåíü øå 1 %, îøèá êà â t2,N íå ïðå âû øà åò 3 % è îøèá êà â
t2,O ìî æåò äîñ òè ãàòü 7 %.
Ñëå äó åò îò ìå òèòü, ÷òî óêà çàí íûå îøèá êè áëèç êè ê ìàê ñè ìàëü íî
âîç ìîæ íûì îøèá êàì. Ðå àëü íûå îøèá êè ìî ãóò áûòü ñó ùåñ òâåí íî íè -
æå. Åñëè æå îøèá êè ýëåê òðî ííûõ òåì ïå ðà òóð áëèç êè ê ìàê ñè ìàëü íûì
îöåí êàì, òî ðàñ õîæ äå íèå ìåæ äó t2,O è t2,N ìî æåò äîñ òè ãàòü 10 %. Äëÿ
îï ðå äå ëå íèÿ ýëåê òðî ííîé òåì ïå ðà òó ðû â çî íå ñâå ÷å íèÿ èî íè çî âàí íî -
ãî êèñ ëî ðî äà ïðåä ïî÷ òè òåëü íåå èñ ïîëü çî âàòü t2,N , à íå t2,O . Âî-ïåð âûõ,
âîç ìîæ íàÿ îøèá êà t2,N , îá óñëîâ ëåí íàÿ íå òî÷ íîñ òÿ ìè àòîì íûõ äàí -
íûõ, íè æå, ÷åì âîç ìîæ íàÿ îøèá êà t2,O . Âî-âòî ðûõ, ñî îò íî øå íèå ìåæ -
äó t2,N è Q2,N ïðàê òè ÷åñ êè íå çà âè ñèò îò ýëåê òðî ííîé ïëîò íîñ òè, òîã äà
êàê ñî îò íî øå íèå t2,O — Q2,O çà âè ñèò îò ýëåê òðî ííîé ïëîò íîñ òè. Äî -
ïîë íè òåëü íûé ïà ðà ìåòð ÿâ ëÿ åò ñÿ äî ïîë íè òåëü íûì èñ òî÷ íè êîì îøè -
áîê.
Àâòîð áëà ãî äà ðåí Í. Ã. Ãó ñå âîé è Þ. È. Èçî òî âó çà ïî ìîùü â èñ -
ñëå äî âà íè ÿõ, à òàê æå Ñ. Ã. Êðàâ ÷ó êó çà ïî ëåç íûå çà ìå ÷à íèÿ.
Ðà áî òà áû ëà ÷àñ òè÷ íî ôè íàí ñè ðî âà íà â ðàì êàõ ïðî ãðàì ìû «Êîñ -
ìî Ìèê ðî Ôè çè êà» Íà öè î íàëü íîé àêà äå ìèè íà óê è Íà öè î íàëü íî ãî
êîñ ìè ÷åñ êî ãî àãåíòñòâà Óêðà è íû.
1. Àìáàðöóìÿí Â. Òåîðåòè÷åñêàÿ àñòðîôèçèêà. — Ë.-Ì.: ÃÎÍÒÈ, 1939. — 255 ñ.
2. Ñîáîëåâ Â. Â. Êóðñ òåîðåòè÷åñêîé àñòðîôèçèêè. — Ì.: Íàóêà, 1967. — 528 ñ.
3. Aggarwal K. M. Elec tron ex ci ta tion rates among fine struc ture lev els in O III //
Astrophys. J. Suppl. Ser.—1983.—52, N 4.—P. 387—398.
4. Aggarwal K. M., Keenan F. P. Ex ci ta tion rate co ef fi cients for fine-struc ture tran si tions
in O III // Astrophys. J. Suppl. Ser.—1999.—123, N 1.—P. 311—349.
5. Bresolin F., Schaerer D., Gon za lez Delgado R. M., Stasinska G. A VLT study of
metal-rich extragalactic H II re gions. I. Ob ser va tions and em pir i cal abun dances //
Astron. and Astrophys.—2005.—441, N 3.—P. 981—997.
17
Î ÒÎ×ÍÎÑÒÈ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ
6. De Robertis M. M., Dufour R. J., Hunt R. W. A five-level pro gram for ions of as tro phys i -
cal in ter est // J. Roy. Astron. Soc. Can ada.—1987.—81, N 6.— P. 195—220.
7. Edlen B. Com par i son of the o ret i cal and ex per i men tal level val ues of the n = 2 con fig u ra -
tions in the car bon isoelectronic se quence // Phys. Scripta.—1985.—31, N 5.—P.
345—358.
8. Froese Fischer C., Tachiev G. Breit-Pauli en ergy lev els, life times, and tran si tion
probanilities for the berylium-like to neon-like se quences // Atomic Data and Nu clear
Data Ta bles.—2004.—87, N 1.—P. 1—184.
9. Galavis M. E., Mendoza C., Zeippen C. J. Atomic data from the IRON Pro ject XXII. Ra -
di a tive rates for for bid den tran si tions within the ground con fig u ra tion of ions in the
car bon and ox y gen isoelectronic se quences // Astron. and Astrophys. Suppl.
Ser.—1997.—123, N 1.—P. 159—171.
10. Garstang R. H. En ergy lev els and tran si tion prob a bil i ties in p2 and p4 con fig u ra tions //
Mon. Notic. Roy. Astron. Soc.—1951.—111, N 2.—P. 115—124.
11. Godefroid M., Froese Fischer C. MCHF-BP fine-struc ture splittings and tran si tion
rates for the ground con fig u ra tion in the ni tro gen se quence // J. Phys. B.—1994.—
17, N 5.—P. 681—692.
12. Guseva N. G., Izotov Y. I., Papaderos P., Fricke K. J. Balmer jump tem per a ture de ter -
mi na tion in a large sam ple of low-metallicity H II re gions // Astron. and Astro -
phys.—2007.—464, N 3.—P. 885—893.
13. Guseva N. G., Izotov Y. I., Thuan T. X. Balmer and Paschen jump tem per a ture de ter mi -
na tions in low-metallicity emis sion-line gal ax ies // Astrophys. J.—2006.—644, N
2.—P. 890—906.
14. Hud son C. E., Bell K. L. Ef fec tive col li sion strengths for finestructure tran si tions for
the elec tron im pact ex ci ta tion of N II // Astron. and Astrophys.—2005.—430,
N 2.—P. 725—729.
15. Izotov Y. I., Stasinska G., Meynet G., et al. The chem i cal com po si tion of metal-poor
emis sion-line gal ax ies in the Data Re lease 3 of the Sloan Dig i tal Sky Sur vey //
Astron. and Astrophys.—2006.—448, N 3.—P. 955—970.
16. Keenan F. P., Aller L. H., Bell K. L., et al. Auroral and neb u lar emis sion lines of [SII] in
the op ti cal spec tra of plan e tary neb u lae // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc.—1996.—
281, N 3.—P. 1073—1080.
17. Kennicutt R. C., Bresolin F., Garnett D. The com po si tion gra di ent in M101 re vis ited.
II. Elec tron tem per a tures and im pli ca tions for the neb u lar abun dance scale //
Astrophys. J.—2003.—591, N 2.—P. 801—820.
18. Kingdon J. B., Ferland G. J. Tem per a ture fluc tu a tions in photoionized neb u lae //
Astrophys. J.—1995.—450, N 2.—P. 691—704.
19. Lennon D. J., Burke V. M. Atomic data from the IRON pro ject. II. Ef fec tive col li sion
strengths for in fra red tran si tions in car bon-like ions // Astron. and Astrophys. Suppl.
Ser.—1994.—103, N 2.—P. 273—277.
20. Liu X.-W., Storey P. J., Barlow M. J., et al. NGC 6153: a super-metal-rich plan e tary
neb ula? // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc.—2000.—312, N 3.—P. 585—628.
21. McLaughlin B. M., Bell K. L. Elec tron-im pact ex ci ta tion of the fine-struc ture lev els
(1s22s22p3 4
3 2
0S / , 2
5 2 3 2
0D / , / , 2
3 2 1 2
0P / , / ) of sin gly ion ized atomic ox y gen // J. Phys. B.
—1998,—31, N 19.—P. 4317—4329.
22. Mendoza C. Re cent ad vances in atomic cal cu la tions and ex per i ments of in ter est in the
study of plan e tary neb u lae // Plan e tary Neb u lae: Pro ceed ings of the sym po sium,
(Lon don, Eng land, Au gust 9—13, 1982). — Dordrecht: Reidel, 1983.—
P. 143—172.
23. Nussbaumer H., Rusca C. For bid den tran si tion in the C I se quence // Astron. and
Astrophys.—1979.—72, N 1-2.—P. 129—133.
18
Ë. Ñ. ÏÈËÞÃÈÍ
24. Pagel B. E. J., Simonson E. A., Terlevich R. J., Edmunds M. G. The pri mor dial he lium
abun dance from ob ser va tions of extragalactic H II re gions // Mon. Notic. Roy.
Astron. Soc.—1992.—255, N 2.—P. 325—345.
25. Peimbert M. Tem per a ture de ter mi na tion of H II re gions // Astrophys. J.—1967.—150,
N 3.—P. 825—834.
26. Peimbert M., Costero R. Chem i cal abun dances in ga lac tic H II re gions // Boletin de los
observatorios de Tonantzintla y Tacubaya.—1969.—31, N 5.—P. 3—22.
27. Pilyugin L. S., Thuan T. X. The ox y gen abun dance of nearby gal ax ies from Sloan dig i -
tal sky sur vey spec tra // Astrophys. J.—2007.—669, N 1.—P. 299—314.
28. Pilyugin L. S., Thuan T. X., Vilchez J. M. Ox y gen abun dances in the most ox y gen-rich
spi ral gal ax ies // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc.—2006.—367, N 3.—P. 1139—
1146.
29. Pilyugin L. S., Vilchez J. M., Contini T. Ox y gen and ni tro gen abun dances in nearby gal -
ax ies. Cor re la tions be tween ox y gen abun dance and mac ro scopic prop er ties // Astron.
and Astrophys.—2004.—425, N 3.—P. 849—871.
30. Pradhan A. K., Montenegro M., Nahar S. N., Eissner W. [O II] line ra tios // Mon. Notic.
Roy. Astron. Soc.—2006.—366, N 1.—P. L6—L9.
31. Ru bin R. H. Noncollisional ex ci ta tion of low-ly ing states in gas eous neb u lae //
Astrophys. J.—1986.—309, N 1.—P. 334—341.
32. Sea ton M. J., Osterbrock D. E. Rel a tive [O II] in ten si ties in gas eous neb u lae //
Astrophys. J.—1957.—125, N 1.—P. 66—83.
33. Shaw R. A., Dufour R. J. Soft ware for the anal y sis of emis sion-line neb u lae // Publ.
Astron. Soc. Pacif.—1995.—107, N 715.—P. 896—906.
34. Stafford R. P., Bell K. L., Hibbert A., Wijesundera W. P. Elec tron im pact ex ci ta tion of N
II: fine-struc ture col li sion strengths and Maxwellian-av er aged rate co ef fi cients //
Mon. Notic. Roy. Astron. Soc.—1994.—268, N 3.—P. 816—820.
35. Stasinska G. Bi ases in abun dance der i va tions for metal-rich neb u lae // Astron. and
Astrophys.—2005.—434, N 2.—P. 507—520.
36. Tayal S. S. Os cil la tor strengths and elec tron col li sion rates for fine-struc ture tran si tions
in OII // Astrophys. J. Suppl. Ser.—2007.—171, N 1.—P. 331—348.
37. Wenaker I. The spec trum of sin gly ion ized ox y gen, O II // Phys. Scripta.—1990.—42,
N 6.—P. 667—684.
38. Zaritsky D., Kennicutt R. C., Huchra J. P. H II re gions and the abun dance prop er ties of
spi ral gal ax ies // Astrophys. J.—1994.—420, N 1.—P. 87—109.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 16.02.09
19
Î ÒÎ×ÍÎÑÒÈ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-73174 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7665 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:29:19Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Головна астрономічна обсерваторія НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пилюгин Л.С. 2015-01-05T17:58:58Z 2015-01-05T17:58:58Z 2010 О точности определения электронных температур в областях H II / Л.С. Пилюгин // Кинематика и физика небесных тел. — 2010. — Т. 26, № 2. — С. 3-19. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. 0233-7665 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/73174 524.78 Рассмотрен классический метод определения электронных температур t3,O , t2,O и t2,N по запрещенным линиям ионов O++, O+ и N+. Исследовано влияние ошибок в атомных данных на точность определения электронных температур. Ошибки атомных данных (эйнштейновские коэффициенты спонтанных переходов и эффективные сечения для электронных ударов) определены как расхождения между значениями, вычисленными в разных исследованиях. Найдено, что ошибка электронной температуры, обусловленная неточностями в атомных данных, увеличивается с увеличением электронной температуры. При температуре 10000 K ошибки электронных температур t3,O , t2,N , t2,O не превышают 1, 3 и 7 % соответственно. The classic method for the determination of the electron temperatures t3,O, t2,Oand t2,N from forbidden lines of the ions O++, O+ and N+ was considered. The influence of uncertainties in atomic data on the accuracy of the electron temperatures determination was studied. The uncertainties in atomic data (in the Einstein coefficients for spontaneous transitions and in effective collision strengths for electron impacts) were estimated as a discrepancy between some values computed by various authors. It was found that the error in the electron temperature due to uncertainties in the atomic data increased with electron temperature. At a temperature of 10000 K, the error in the electron temperature t3,O is less than 1 %, the error in the electron temperature t2,N is not in excess of 3 %, and the error in the electron temperature t2,O can be as large as 7 %. Автор благодарен Н. Г. Гусевой и Ю. И. Изотову за помощь в исследованиях, а так же С. Г. Кравчуку за полезные замечания. Работа была частично финансирована в рамках программы «КосмоМикроФизика» Национальной академии наук и Национального космического агентства Украины. ru Головна астрономічна обсерваторія НАН України Кинематика и физика небесных тел Структура и динамика Галактики О точности определения электронных температур в областях H II The errors in values of electron temperatures in H II regions Article published earlier |
| spellingShingle | О точности определения электронных температур в областях H II Пилюгин Л.С. Структура и динамика Галактики |
| title | О точности определения электронных температур в областях H II |
| title_alt | The errors in values of electron temperatures in H II regions |
| title_full | О точности определения электронных температур в областях H II |
| title_fullStr | О точности определения электронных температур в областях H II |
| title_full_unstemmed | О точности определения электронных температур в областях H II |
| title_short | О точности определения электронных температур в областях H II |
| title_sort | о точности определения электронных температур в областях h ii |
| topic | Структура и динамика Галактики |
| topic_facet | Структура и динамика Галактики |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/73174 |
| work_keys_str_mv | AT pilûginls otočnostiopredeleniâélektronnyhtemperaturvoblastâhhii AT pilûginls theerrorsinvaluesofelectrontemperaturesinhiiregions |