Atomic (H) and molecular hydrogen densities and temperatures have been determined in a magnetized hollow cathode arc plasma burning at low pressure . Rayleigh scattering measurements are used to derive the sum of atomic and molecular densities, each weighted with its scattering cross section. Coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) has been used to determine the population density differences of rovibrational molecular states . The CARS intensity of many rotational states of can be detected and these levels are found to be populated according to a Boltzmann distribution. In the low-pressure plasma only the fundamental vibrational band of can be found experimentally owing to the low particle densities. In order to evaluate the density properly from the measured CARS data, the vibrational population for v0 > 0 is calculated from a spatially one-dimensional diffusion reaction model. Within the plasma centre the dissociation degree and about one third of the molecular hydrogen is found in vibrationally excited states. Here, the vibrational temperature is about , which far exceeds the gas temperature of . The dissociation degree and the vibrational distribution are mainly determined by electron-impact processes in the inner plasma region and recycling processes at the vessel walls, whereas the influence of inelastic neutral - neutral collisions is rather marginal.
原子状水素（H）および分子状水素（H₂）の密度と温度が、低圧で作動する磁化中空陰極アークプラズマ中において決定された。レイリー散乱測定を用いて、各々の散乱断面積で重み付けされた原子状および分子状水素密度の合計が導出された。コヒーレント反ストークスラマン散乱（CARS）を用いて、回転振動準位の分子状水素状態の占有率差が決定された。多くの回転準位のCARS強度が検出可能であり、これらの準位はボルツマン分布に従って占有されていることが見出された。低圧プラズマ中では、粒子密度が低いため、実験的には分子状水素の基本振動バンドのみが観測可能であった。測定されたCARSデータから水素分子密度を適切に評価するために、v > 0の振動準位の占有率は、一次元空間拡散モデルから計算された。プラズマ中心部では、解離度［原文のまま］および分子状水素の約3分の1が振動励起状態にあることが見出された。ここで、振動温度は約［原文のまま］であり、これはガス温度の［原文のまま］をはるかに上回る。解離度と振動分布は、主にプラズマ内部領域における電子衝突過程と、容器壁における再結合過程によって決定され、一方、非弾性の中性粒子-中性粒子衝突の影響はかなり小さいことが明らかになった。