Ионизация электронным ударом. Образование положительных ионов

Ионизацией называется явление превращения нейтрального атома или молекулы в заряженную частицу путем удаления из них или присоединения к ним одного или нескольких электронов. Наиболее распространенным методом ионизации является ионизация электронным ударом (ЭУ), при которой исследуемое вещество подвергается воздействию потока электронов определенной энергии. Ионизация происходит, когда электрон сталкивается с молекулой или пролетает рядом с ней. Обычно при этом молекула теряет электрон и превращается в положительно заряженный ион. Образование отрицательно заряженного иона происходит, когда энергия ионизирующих электронов близка к 0-5 эВ (тепловые электроны). При энергии ионизирующего электрона в несколько десятков электрон-вольт (эВ) вероятность его захвата молекулой в 100 раз меньше, чем вероятность удаления электрона из молекулы. [c.6]

Изучению ионизации газа путем фотоионизации или ионизацией под ударами электронов (как в случае связывания электронов с образованием отрицательных ионов, так и в случае ионизации с образованием положительных ионов) часто мешает присутствие примесей в газе, которые затрудняют интерпретацию результатов. [c.51]

Остановимся прежде всего на ионизации газов электронным ударом. Поскольку данный метод применяется только к газам (парам), то все масс-спектрометрические исследования твердого тела и его поверхности в этом случае основаны на проведении анализа газовой фазы над образцом. При столкновении электронного пучка (энергия электронов обычно составляет 8-10 1 — 1,6-Дж) с молекулами в газовой фазе происходит образование положительно заряженных молекулярных и осколочных ионов (эти ионы дают основной вклад в масс-спектр), а также многозарядных по-лон<ительных иоиов, отрицательно заряженных ионов и других заряженных и нейтральных частиц [1—3]. [c.47]

У нек-рых молекул энергия, выделяющаяся прп присоединении электрона, переходит во внутреннюю энергию образующегося отрицательного П., к-рый при этом остается стабильным. Однако такой переход энергии может проходить только в том случае, еслп энергия электронов, сталкивающихся с молекулой, имеет строго определенное значение. При столкновении электронов с другой энергией молекулярные отрицательные И. практически не образуются. Описанные процессы образования отрицательных И. наз. резонансными. Образование отрицательных И. используется, напр., для установления шкалы абсолютных значений энергий электронов при исследованиях методом электронного удара. Чаще всего нрц этом используется ионизация электронами молекул SFj. Образование ионов SF максимально в том случае, если энергия электронов равна О it 0,01 эв. Отрицательные И. могут образовываться также в результате диссоциации возбужденных электронным ударом молекул на положительный и отрицательный осколки. [c.158]

Жидкокристаллические материалы состоят из стержневидных молекул со значительными динольными моментами. Присутствие в таких молекулах атомов с легко поляризующимися электронами, не участвующими в образовании связей, способствует эффективной стабилизации на них положительного заряда при ионизации. При этом выделяется преимущественное направление распада под действием электронного удара. Осколочные ионы имеют высокую стабильность благодаря присутствию в пара-положении заместителей, образующих с ароматическим ядром системы сопряженных связей. Поэтому спектры различных типов соединений характеризуются высокой специфичностью и небольшим числом интенсивных пиков ионов. Идентификация индивидуального соединения может быть проведена по 2—4 характеристическим пикам. [c.89]

При электронном ударе — наиболее распространенном методе ионизации — образование ионов происходит при взаимодействии вещества с потоком электронов, энергия которых превышает потенциал ионизации данного соединения. Образующиеся при этом из нейтральных молекул катион-радикалы (так называемые молекулярные ионы) распадаются далее на различные положительно заряженные и нейтральные осколки. Весь процесс фрагментации молекулярных ионов может быть представлен как сложная совокупность последовательных и параллельных реакций первого порядка, скорости которых зависят главным образом от энергии ионизирующих электронов. Следует отметить, что молекулярные ионы, образующиеся при электронном ударе, могут находиться в различных электронных и колебательных состояниях и иметь, следовательно, неодинаковые пути распада. [c.81]

В результате электронного удара иногда возможно образование возбужденных состояний при переходе с основного уровня двух электронов. Самый низкий уровень такого возбужденного атома обычно более чем в два раза превышает первый потенциал возбуждения, а иногда и потенциал ионизации. В этом случае может происходить автоионизация , т. е. один электрон покидает атом, а другой возвращается на низший уровень, и образуется положительный ион в нормальном состоянии. [c.23]

Ассоциативная ионизация проявляется при развитии искры, молнии. Первой стадией пробоя в газе при атмосферных давлениях является волна ионизации, которая движется к положительному электрону и создает проводящий канал с относительно малым числом и плотностью заряженных частиц. Далее волна ионизации движется в обратном направлении, создавая относительно высокую плотность заряженных частиц. В результате образуется проводящий канал в газе, по которому и происходит разрядка напряжения. При этом вторая стадия пробоя, отвечающая распространению волны ионизации к отрицательному электрону, не может быть объяснена движением ионов, ибо скорость ее велика (- 10 см/сек). Эта стадия пробоя связана [ПО] с появлением возбужденных атомов за счет поглощения фотонов, движущихся к положительному электроду. Сами фотоны возникают при излучении возбужденных электронным ударом атомов. Возбужденный атом приводит к образованию свободного электрона, который под действием внешнего электрического поля быстро размножается. Поэтому если испускаемый фотон движется по направлению к отрицательно заряженному электроду, то через некоторое время в ту область, где излучился фотон, вернется целая лавина электронов. В результате наблюдается волна ионизации (стриммер), движущаяся против тока электронов и приводящая к увеличению плотности заряженных частиц, т. е. к созданию проводящего канала. [c.83]

ОДИН процесс ионизации в исследованном диапазоне энергий. Если образование данного иона связано с более чем одним процессом, то на основании формы ионизационной кривой трудно установить, в какой мере каждый из процессов приводит к образованию иона. Действительно, если сопоставить кривую на рис. 178 для положительных зарядов в парах ртути с рис. 179, на котором представлены результаты суммарной ионизации, то можно наблюдать лишь различную форму кривых. Прежние результаты указывали на значительные колебания в величине изгиба на кривой для осколочных ионов [1147], а также на значительный изгиб на графиках для двузарядных молекулярных ионов по сравнению с соответствующими однозарядными ионами [1936]. Было сделано несколько попыток определения формы кривой непосредственно вблизи порога ионизации [131, 727, 2119, 2120, 2180, 2193]. Ванье [2119] показал, что в случае ионизации электронным ударом с образованием молекулярного иона и двух электронов интенсивность пиков, ионов с избытком энергии электронов должна изменяться в над порогом ионизации. Для многократной ионизации (где м-кратность ионизации) интенсивность будет изменяться несколько более резко, чем в степени п по отношению к избыточной энергии [2120]. На форму ионизационной кривой оказывают влияние и инструментальные факторы, особенно величина разброса энергий электронов. Распределение энергии электронов, эмиттируемых раскаленным катодом, как было показано экспериментально, соответствует максвелловскому [965, 15241, и влияние этого распределения на форму кривой также явилось предметом детального исследования [656, 965, 1710, 1936]. [c.477]

В масс-спектрометрии чаще всего используется метод электронного удара. Процессы диссоциативной ионизации, протекающие в масс-спектрометре, приводят к образованию набора осколков, характеризующих псходную молекулу. Регистрация образующихся положительных ионов позволяет в очень короткое время получить картину, создание которой ранее требовало колоссальной и кропотливой работы. Изучение вещества методом разложения его па составные части с последующей идентификацией этих частей — путь, хорошо [c.3]

Хим. ионизация с образованием положительно заряженных ионов может осуществляться также в результате переноса заряда с реактантных ионов, напр., Не, Аг , N1 , СО , N0 " на молекулы исследуемого в-ва прк этом образуется мол. ион М . Масс-спектры хим. ионизации с реагентными газами Аг и N3 напоминают снектры электронного удара. Метод хим. ионизации позволяет оценивать кислотно-основные св-ва орг. соед. в газовой фазе. [c.659]

I. Элементарные процессы образования ионов в газах. Образование ионов при ударе электрона о молекулу (см. также Ионизации потенциал). Если энергия электрона равна энергии ионизации молекулы или превышает ее, то прп ударе электрона о молекулу с определенной вероятностью образуется положительный молекулярный И. С повышением энергии электрона вероятность ионизации растет, вначале линейно с энергией, достигая максимума в области энергий, соответствующих 3—5 потенциалам ионизации. Наряду с процес-салп ионизации при ударе электрона о молекулу происходят процессы диссоциативной ионизации, напр.. [c.158]

Значительно большую роль играют самостоятельные (самонод-держивающиеся) разряды, сами производящие все ионы, необходимые для переноса тока. Во всех стационарных самостоятельных разрядах протекают ионизация газа в объеме при электронном ударе и образование заряженных частиц на поверхности электрода под действием положительных ионов. Эти элементарные процессы взаимно поддерживают друг друга при действии ионизирующих электронов в газе образуются положительные и отрицательные ионы положительные ионы при попадании на электрод (катод) выбивают из него электроны, в свою очередь ионизирующие газ, и т. д. При достаточной силе тока эти процессы протекают одновременно и параллельно, что обеспечивает однородный разрядный ток. [c.123]

Некоторые сведения о характере атомов и радикалов, образующихся при диссоциации молекул при электронном ударе, можно получить из масс-спектров. Образование осколочных положительных ионов, фиксируемых в масс-спектрометре, происходит в процессах диссоциации, в которых одновременно образуются нейтральные осколкп молекул, т. е. атомы и радикалы. Поэтому образованию каждого осколочного иона соответствует возникновение тех или иных нейтральных частиц, природу которых можно определить, составив уравнение реакции распада молекулы. Следует, однако, учитывать, что в процессах диссоциативной ионизации могут образовываться также и молекулы меньших размеров, поэтому выводы о природе образующихся атомов и радикалов, сделанные на основе масс-спектров, не всегда достаточно обоснованы, особенно в случае сложных молекул. В то же время масс-спектрометрия позволяет непосредственно определять природу образующихся радикалов, например, методом вторичной ионизации. [c.92]

Строго говоря, точный резонанс возможен лишь при столкновении атома и его однозарядного иона. Однако по мере увеличения числа атомов в молекуле все чаще встречается ситуация случайного резонанса "случайно" находится уровень, соответствующий резонансу. Для многоатомных частиц такая ситуация становится правилом. Это значит, что экзотермические реакции перезарядки с участием молекул из нескольких атомов идут практически по законам, отвечающим резонансной перезарядке тепло элементарного процесса "выделяется" на первой его стадии как суммарное электронное возбуждение частиц продуктов. Затем это электронное возбуждение за времена, характерные для колебательного внутримолекулярного обмена, "рассасывается" по молекуле или молекулярному иону и получается "нагретый" продукт, распадающийся, если энергии хватает,с ко -курентным разрьшом различных связей. Эта картина диссипации энергии электронного возбуждения и последующего мономолекулярного распада соответствует теории масс-спектров Эйринга-Розенстока 133, 341, т.е. теории относительных скоростей распада положительного иона, образованного из молекулы ударом электрона так, что у иона осталось еще и возбуждение, - теории диссоциативной ионизации. [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология