Ионизация
-
Ионизация и её виды
- Ионизация — процесс приобретения или потери электронов атомом или молекулой.
- Ионы могут быть отрицательно или положительно заряженными.
- Ионизация может происходить при столкновениях с субатомными частицами, электромагнитным излучением или в результате радиоактивного распада.
-
Применение ионизации
- Ионизация используется в люминесцентных лампах, детекторах излучения и масс-спектрометрии.
- В медицине ионизация применяется в лучевой терапии.
- Ионизация также используется для очистки воздуха, но исследования показали вредные последствия.
-
Получение ионов
- Отрицательно заряженные ионы образуются при захвате электронов атомом.
- Положительно заряженные ионы образуются при передаче энергии связанному электрону.
- Потенциал ионизации — пороговое значение требуемой энергии.
-
Адиабатическая ионизация
- Адиабатическая ионизация — форма ионизации, при которой электрон удаляется или присоединяется в низкоэнергетическом состоянии.
- Разряд Таунсенда — пример образования положительных ионов и свободных электронов.
-
Эффективность ионизации
- Эффективность ионизации — отношение количества образующихся ионов к количеству использованных электронов или фотонов.
-
Энергия ионизации атомов
- Энергия ионизации атомов используется для демонстрации периодического поведения атомов.
- Локальные максимумы на графике энергии ионизации указывают на подоболочки.
-
Полуклассическое и квантово-механическое описание ионизации
- Классическая физика и модель атома Бора объясняют фотоионизацию и ионизацию, опосредованную столкновениями.
- Квантово-механическое описание включает туннельную ионизацию и многофотонную ионизацию.
-
Туннельная ионизация
- Туннельная ионизация обусловлена квантовым туннелированием.
- Вероятность туннелирования экспоненциально уменьшается с увеличением ширины потенциального барьера.
- Модель PPT учитывает кулоновское взаимодействие на больших межъядерных расстояниях.
-
Квазистатическая туннельная ионизация
- Квазистатическое туннелирование (QST) — предел возможностей модели PPT при γ приближается к нулю.
- Скорость QST определяется по формуле, отличающейся от модели PPT.
-
Приближение сильного поля
- Расчеты PPT производятся в электронном измерителе, учитывающем электромагнитные волны.
- Скорость ионизации также может быть рассчитана с помощью A-датчика, учитывающего корпускулярную природу света.
-
Модель Крайнова
- Определяет результирующую скорость ионизации атомов
- Включает функции Бесселя и кулоновскую поправку
-
Захват населения в ловушку
- Учитывает переходы в континуальные состояния
- Вероятность сохранения в основном состоянии зависит от разницы в энергии между состояниями
- При динамическом резонансе на пике импульса происходит заполнение возбужденного состояния
-
Механизм перехвата лямбда-типа
- Возбужденное состояние вступает в многофотонный резонанс с основным состоянием
- При уменьшении интенсивности импульса состояния соединяются через континуум
- Интерференция амплитуд переходов лямбда-системы приводит к захвату населения
-
Непоследовательная многократная ионизация
- Наблюдается при интенсивных лазерных полях
- Включает процессы, увеличивающие скорость образования двузарядных ионов
- Модели встряхивания и повторного рассеяния электронов объясняют процесс
-
Модель встряхивания
- Один электрон ионизируется, второй возбуждается или ионизируется
- Модель качественная, количественных расчетов не проводилось
-
Модель повторного рассеяния электронов
- Электрон ионизируется, взаимодействует с лазерным полем и может высвободить дополнительный электрон
- Модель устанавливает предельный уровень минимальной интенсивности для ионизации
-
Модель Кучиева и её недостатки
- Модель Кучиева не учитывает кулоновские эффекты, что приводит к занижению скорости двойной ионизации.
- Модель Беккера и Фейсала более точна и не страдает от приближений Кучиева.
- Результаты Беккера и Фейсала согласуются с экспериментальными данными.
-
Многофотонная ионизация и фрагментация молекул
- Ионизация внутренних валентных электронов приводит к фрагментации многоатомных молекул.
- Диссоциация молекул происходит по трехступенчатому механизму: MPI, быстрый безызлучательный переход и диссоциация иона.
- Индуцированная коротким импульсом молекулярная фрагментация используется в масс-спектроскопии.
-
Система отсчета Крамерса–Хеннебергера
- Система отсчета Крамерса–Хеннебергера описывает движение электрона под воздействием лазерного импульса.
- В этой системе классический электрон находится в состоянии покоя.
- Взаимодействие лазера с атомом сводится к колеблющейся потенциальной энергии.
- Система KH используется в теоретических исследованиях ионизации и стабилизации атомов.
-
Диссоциация и ионизация
- Вещество может диссоциировать без образования ионов.
- Ионы могут существовать внутри кристаллической решетки и не требуют переноса электронов.
- Примеры: диссоциация столового сахара и хлорида натрия.