кривая ионизации

Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.

        образование положительных и отрицательных ионов (См. ) и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул. Термином «И.» обозначают как элементарный акт (И. атома, молекулы), так и совокупность множества таких актов (И. газа, жидкости).

         1) И. в газе и жидкости. Для разделения нейтрального невозбуждённого атома (молекулы) на две или более заряженные частицы, т. е. для его И., необходимо затратить энергию И. W. Для всех атомов данного элемента (или молекул данного химического соединения), ионизующихся из основного состояния одинаковым образом (с образованием одинаковых ионов), энергия И. одинакова. Простейший акт И. — отщепление от атома (молекулы) одного электрона и образование положительного иона. Свойства частицы по отношению к такой И. характеризуют её ионизационным потенциалом (См. ), представляющим собой энергию И., деленную на заряд электрона.

         Присоединение электронов к нейтральным атомам или молекулам (образование отрицательного иона), в отличие от других актов И., может сопровождаться как затратой, так и выделением энергии; в последнем случае говорят, что атомы (молекулы) данного вещества обладают сродством к электрону (См. ).

         Если энергия И. W сообщается ионизуемой частице другой частицей (электроном, атомом или ионом) при их столкновении, то И. называется ударной. Вероятность ударной И. (характеризуемая эффективным поперечным сечением И.) зависит от рода ионизуемых и бомбардирующих частиц и от кинетической энергии последних E к : до некоторого минимального (порогового) значения E к эта вероятность равна нулю, при увеличении E к выше порога она вначале быстро возрастает, достигает максимума, а затем убывает ( рис. 1 ). Если энергии, передаваемые ионизуемым частицам в столкновениях, достаточно велики, возможно образование из них, наряду с однозарядными, и многозарядных ионов (многократная И.) ( рис. 2 ). При столкновениях атомов и ионов с атомами может происходить И. не только бомбардируемых, но и бомбардирующих частиц. Это явление известно под названием «обдирки» пучка частиц; налетающие нейтральные атомы, теряя свои электроны, превращаются в ионы, а у налетающих ионов заряд увеличивается. Обратный процесс — захват электронов от ионизуемых частиц налетающими положительными ионами называется перезарядкой ионов (См. ) (см. также ).

         В определённых условиях частицы могут ионизоваться и при столкновениях, в которых передаётся энергия, меньшая W : сначала атомы (молекулы) возбуждаются ударами, после чего для их И. достаточно сообщить им энергию, равную разности W и энергии возбуждения. Таким образом, «накопление» необходимой для И. энергии осуществляется в нескольких последовательных столкновениях. Подобная И. называется ступенчатой. Она возможна, если столкновения происходят столь часто, что частица в промежутке между двумя соударениями не успевает потерять энергию, полученную в первом из них (достаточно плотные газы, высокоинтенсивные потоки бомбардирующих частиц). Кроме того, механизм ступенчатой И. очень существен в случаях, когда частицы ионизуемого вещества обладают метастабильными состояниями (См. ), т. е. способны относительно долгое время сохранять энергию возбуждения.

         И. может вызываться не только частицами, налетающими извне. Когда энергия теплового движения атомов (молекул) вещества достаточно велика, они могут ионизовать друг друга при взаимных столкновениях — происходит термическая И. Значительной интенсивности она достигает при температурах Ионизация10 3 —10 4 K, например в пламени, в дуговом разряде (См. ), ударных волнах (См. ), в звёздных атмосферах. Степень термической И. газа как функцию его температуры и давления можно оценить из термодинамических соображений (см. ).

         Процессы, в которых ионизуемые частицы получают энергию И. от фотонов (квантов электромагнитного излучения), называют фотоионизацией. Если атом (молекула) невозбуждён, то энергия ионизующего фотона h ν ( h — , ν — частота излучения) должна быть не меньше энергии И. W. Для всех атомов и молекул в газах и жидкостях W такова, что этому условию удовлетворяют лишь ультрафиолетовые и более жёсткие фотоны. Однако фотоионизацию наблюдают и при h ν

        Рис. 1. Ионизация атомов и молекул водорода электронным ударом: 1 — атомы H; 2 — молекулы H 2 (экспериментальные кривые).

        Рис. 2. Ионизация аргона ионами He+. На оси абсцисс отложена скорость ионизующих частиц. Пунктирные кривые — ионизация аргона электронным ударом.

source