FORMATION, RELAXATION AND QUENCHING OF XeF, KrF AND XeCl

Résumé
La relaxation réactive des deux premiers niveaux excités des atomes de gaz rares, Rg(np⁵ n+1 s, ³P₂ et ³P₁), par les halogènes produit des molécules d'halogénure de gaz rares dans les états B et C, avec des distributions vibrationnelles développées. L'interprétation des spectres d'émission liés-dissociatifs permets la détermination des distributions initiales. Des collisions entre des molécules d'halogénure de gaz rares et les atomes He, Ne et Ar, du gaz tampon produisent des transferts entre les états B et C et une relaxation vibrationnelle. Pour les niveaux de v élevé, la réaction de transfert est plus rapide que la relaxation vibrationnelle, mais pour les niveaux de v faible c'est l'inverse. Ceci peut conduire à une distribution vibrationnelle de Boltzmann à 300 K mais avec une distribution hors d'équilibre pour les états électroniques des niveaux B et C de la molécule d'halogénure de gaz rares. La modélisation de la variation des distributions électronique et vibrationnelle de l'halogénure de gaz rares avec la pression donne une vue état par état des processus de relaxation. La photodissociation de XeF₂ produit XeF(B) dans les bas niveaux v. Observation de l'intensité d'émission, en régime stationnaire, à partir des niveaux XeF(B) et XeF(C) peuplés par la photodissociation de XeF₂, en présence de réactants additionnels permets la séparation des constantes de vitesse pour le transfert B-C et pour le quenching de XeF(B) et XeF(C) avec une distribution vibrationnelle à 300 K. Les deux expériences, relaxation réactive et photodissociation, indiquent que pour XeF, XeCl et KrF l'état (C, Ω = 3/2) est situé au-dessous de l'état (B, Ω = 1/2). Ceci a une importante implication pour l'utilisation des halogénures de gaz rares pour les lasers à puissance.

Abstract
Reactive quenching of the first two excited states of rare gas atoms, Rg(np⁵ n+1 s, ³P₂ and ³P₁), by halogens yields rare gas halide molecules in the B and C states and with high vibrational distributions. Interpretation of the bound-free emission spectra permits assignment of the initial distributions. Subsequent collisions of the rare gas halide molecules with He, Ne and Ar bath gas atoms result in transfer between the B and C states and vibrational relaxation. For high v levels the transfer rate is faster than vibrational relaxation, but the reverse holds for lower v levels. This can lead to a 300 K Boltzmann vibrational distribution but a nonequilibrium electronic state distribution of rare gas halide molecules in the B and C states. Modeling of the variation of the rare gas halide electronic and vibrational distributions with pressure gives a state-to-state view of relaxation processes. Photolytic dissociation of XeF₂ yields XeF(B) in low v levels. Observation of the steady-state emission intensity from XeF(B), and XeF(C) from photodissociation in the presence of added reagents permits assignment of rate constants for B-C transfer and for quenching of XeF(B) and XeF(C) with 300 K Boltzmann vibrational distributions. Both the reactive quenching and photodissociation experiments indicate that the (C, Ω = 3/2) state is lower in energy than the (B, Ω = 1/2) state for XeF, XeCl and KrF. This has important implications for utilization of rare gas halide molecules for high power lasers.