Сечение ионизации молекул электронным ударом

Сечения ионизации молекул электронным ударом [c.40]

Сечения ионизации молекул электронным ударом при энергии электронов 75 эв [c.41]

Ионизация атомов электронным ударом е + А->А + е + е является одним из наиболее изученных процессов, протекающих в плазме. Сечение ионизации при пороговой энергии равно нулю, по мере увеличения энергии электрона е оно возрастает, проходит через максимум при энергии е, близкой к учетверенной пороговой энергии, а затем медленно уменьшается. Разработаны квантово-механические и классические модели расчета сечений ионизации. Экспериментальные и расчетные данные по сечениям и константам скорости ионизации атомов из основных состояний в широком диапазоне значений энергии столкновений и температуры для значительной части элементов периодической таблицы представлены в [36-38]. Сечения ионизации возбужденных атомов изучены меньше недостаточно изучены сечения ионизации многоатомных молекул. Процесс разрушения отрицательного иона электронным ударом е+Х е+е+Х аналогичен процессу ионизации. [c.309]

О диссоциации других молекул. Полученные выше сечения диссоциации ряда молекул электронным ударом через возбужденные электронно-колебательные уровни позволяют сделать ряд общих замечаний о закономерностях их изменения. Прежде всего, процесс диссоциации является многоканальным. За редким исключением нельзя указать одно состояние, дающее основной вклад. При больших энергиях налетающих электронов основной вклад дают многочисленные разрешенные переходы. При этом велика роль ридберговских состояний, лежащих ниже потенциала ионизации, а также авто-ионизационных. Практически для всех исследованных молекул из ридберговских состояний, лежащих ниже границы ионизации, наблюдается настолько сильная предиссоциация, что они, как правило, не наблюдаются в излучении. По мере увеличения числа атомов в молекулах максимум сечений возбуждения этих уровней сдвигается в область автоионизационных состояний [152]. При этом увеличивается и роль диссоциативной ионизации в полных сечениях диссоциации при больших энергиях электронов. Сечения диссоциации с образованием возбужденных продуктов (электронное возбуждение) в большинстве случаев малы по сравнению с полными сечениями диссоциации. [c.145]

Величина о называется эффективным поперечным сечением процесса ионизации и имеет размерность площади. Аналогичным образом вводятся сечения любых других процессов. Например, можно говорить о сечении образования двухзарядных ионов или вообще сечении образования иона данного состава и в данном состоянии. Сечения ионизации атомов и молекул при электронном ударе обычно в несколько раз меньше, чем так называемые газокинетические сечения столкновений молекул при комнатной температуре. Для столкновений молекул с электронами, обладающими различными скоростями, сечения ионизации одной и той же молекулы [c.8]

Сечения ионизации молекул электронным ударом. Как указывалось, различные элементарные процессы могут быть охарактеризованы величиной эффективного сечения. Величина сечения ионизации молекул зависит от ряда факторов. В первую очередь она определяется свойствами ионизуемой молекулы. [c.48]

Сечения ионизации а электронным ударом молекул и атомов, содержащихся в воздушнсй среде, соответствующие максимуму функции ионизации [24, 25) [c.26]

Разработан ряд моделей ионизации, относящихся к столкновениям электронов с молекулами. Правило аддитивности [92,93] дает возможность вычислить сечение ионизации молекул при электронном ударе, если известны сечения ионизации атомов, составляющих молекулу, однако это правило менее точно, нежели соотношения модели Р. И. Эмпирическая формула регрессии [94,95] позволяет оценить значения сечений ионизации из основных состояний при энергии, близкой к двум пороговым значениям, если известна только химическая формула молекулы набор охватываемых химических элементов при этом ограничен (Н, С, Ы, О, галогены и др.). Эмпирическая модель, описанная в [96], аппроксимирует значения сечения ионизации молекул атмосферных газов, используя результаты обработки экспериментальных дан- [c.310]

Ионизация и диссоциативная ионизация. Ионизация ряда молекул электронным ударом из основного состояния исследовалась еще в ранних работах Тейта и Смита (см. в [1, 12]). Сечения ионизации молекул Н3, Ва, N3, СО, N0 и Оз приведены в обзоре [12]. Там же приведены сечения диссоциативной ионизации этих молекул электронным ударом. [c.68]

Возбуждение колебаний и вращения молекул электронным ударом. Кроме электронного возбуждения, диссоциации или ионизации молекулы при электронном ударе возможно также возбуждение колебаний и вращения молекулы. Из имеющихся. экспериментальных и теоретических данных можно заключить, что сечение возбуждения колебательных уровней имеет сложную зависимость от энергии электронов. На рис. 86 [3711 приведена функция возбуждения колебательных уровней V 2, 3, 4 молекулы азота (в произвольных единицах). [c.345]

Возбуждение атомов и молекул электронным ударом. Функция возбуждения. Роль фотонов, являющихся активирующим фактором в фотохимических реакциях, в реакциях, протекающих в электрическом, разряде, играют быстрые электроны и в значительно меньшей степени — ионы. Активирующая роль быстрых электронов состоит в том, что при соударении электрона с молекулой в результате превращения энергии поступательного движения электрона возникает возбужденная молекула, молекулярный ион или происходит диссоциация молекулы на нейтральные или ионизованные осколки (атомы, радикалы, ионы). Во всех случаях (за исключением процессов, приводящих к образованию отрицательных ионов, см. ниже) речь идет о превращениях кинетической энергии электрона во внутреннюю энергию молекулы. При этом, согласно теории соударения упругих шаров (см. стр. 298), для передачи молекуле энергии Е при центральном ударе достаточно, чтобы энергия электрона К была не меньше Е К>Е). Вероятность передачи энергии, т. е. вероятность активации электронным ударом, обычно характеризующаяся величиной соответствующего эффективного сечения, зависит от энергии электрона, являясь функцией К (функция возбуждения или функция ионизации), а также функцией строения молекулы. [c.395]

На основании рассмотрения возбуждения и ионизации молекул ионным ударом можно прийти к заключению, что эти удары сравнительно мало эффективны при тех энергиях ионов, какие обычно имеются в электрическом разряде (десятки электрон-вольт). Так как при этих энергиях сечение возбуждения и ионизации ударом электрона, наоборот, имеет максимальное или близкое к максимальному значение, то нужно считать, что в активации молекул в электрическом разряде удары ионов играют лишь второстепенную роль, и главным активирующим фактором являются удары быстрых электронов. [c.435]

Таким образом, колебательное и вращательное возбуждение молекул может сильно влиять на сечения процессов, инициируемых электронным ударом. Особенно сильно такое влияние проявляется, как следует из проведенного выше анализа, на парциальных сечениях процессов возбуждения отдельных электронно-колебательных уровней, парциальных сечениях ионизации, сечениях ионизации путем АИ. СВС и диссоциации через электронно-возбужденные состояния, в том числе и диссоциативной ионизации. При этом наблюдаются как сдвиги порогов соответствующих процессов, так и существенные изменения абсолютных сечений. Наиболее слабо влияние этого возбуждения на процессы прямой ионизации пз основного состояния ввиду суммирования сечений по всем колебательным уровням конечных состояний ионов, В случаях же процессов диссоциации, диссоциативной ионизации, а также автоионизации и диссоциативного прилипания электронов вследствие сильной зависимости эффективности протекания соответствующих процессов распада от номера колебательного уровня зависимость сечений от вращательного и колебательного возбуждения молекул-мишеней становится очень существенной и должна учитываться при расчете скоростей соответствующих процессов в реальных плазмохимических системах. [c.45]

По мере увеличения степени ионизации плазмы наблюдается снижение величины средней энергии электронов, что приводит к уменьшению сечения вращательного возбуждения электронным ударом (меньше вклад резонансного рассеяния), но увеличивается число столкновений, необходимых для вращательной релаксации Поэтому, например, в дуговой плазме при атмосферном давлении, горящей в газе гомоядерных молекул (Og, N2, воздух, их смеси с аргоном и т. д.), влиянием электронного удара на заселение вращательных уровней можно пренебречь лишь при Уе 10 , а в газе гетероядерных молекул (например, СО) это возможно лишь при Уе [c.89]

Сечения ионизации и возбуждения электронным ударом зависят от энергии электрона. Если начальная энергия электрона мала и он приобретает ее при движении в электрическом поле, то значение энергии обусловливается упругими и неупругими столкновениями электрона с молекулами компонентов газовой смеси. Поэтому в общем случае необходимо учитывать связь констант скорости реакций (3.13) и (3.14) с составом смеси. Основным процессом, определяющим зависимость энергии электрона от состава смеси, являются неупругие столкновения электронов с примесями в инертных газах [c.64]

Во многих случаях сечение для ионизации или электронного возбуждения путем неупругого удара быстро возрастает от куля при резонансном потенциале, проходит через максимум при значении в 3—4 раза больше резонансного потенциала и затем спадает обратно пропорционально какой-то степени энергии. Допуская в качестве рабочей гипотезы, что аналогичное соотношение имеет место и для молекул, можно сделать вывод в случае паров воды, что при 50 V выход Н.2О+ находится в области максимума, но что для Н0+ и № максимальные значения еще не достигнуты. [c.104]

В некоторых случаях необходимо также учитывать ионизацию молекул анализируемого вещества электронным ударом. Этот процесс становится заметным, если сечение ионизации анализируемого газа в условиях опыта во много раз больше сечения возбуждения метастабильных состояний при этом ионизация электронным ударом может быть соизмеримой с ионизацией метастабильными атомами. Однако такой случай маловероятен, по крайней мере, когда коэффициент ионизационного усиления невелик и ток протекает при условиях, близких к нормальным. [c.64]

Для радиационвой химии принципиальный интерес представляет парциальное сечение ионизации. На основании вычисления последнего для ионизации атома водорода покапано, что при ионизации атома электронным ударом в основном освобождаются не очень быстрые электроны (с энергией порядка потенциа (а ионизации). Этот вывод можно, по-видимому, считать достаточно точно отр 1жающим реальные процессы, в которых участвуют и более сложные атомы и молекулы. [c.185]

Ионизация атомов и молекул электронным ударом. Значит лыю большее число исследований посвящено изучению ионизации атомов и молекул электронным ударом. Эти исследования указывают, что функция ионизации, подобно функции возбуждения, растет от нуля при энергии ионизующих электронов, отвечающей порогу ионизации, т. е. при Кыин. ==/ (потенциал ионизации) при энергии порядка десятков до 100 эв (реже до 200 эе) достигает максимума, после чего падает. Типичные кривые зависимости сечения ионизации от энергии электронов (функция ионизации) для различных одноатомных и многоатомных газов, по данным различных авторов (лит. см. з [59]), представлены на рис. 99. В связи с этим рисунком необходимо отметить у1едующее существенное обстоятельство. Так ка.ч обычный способ измерения функции ионизации сводится к измерениям числа пар ионов (положительных и отрицательных зарядов), обра.зующихся на пути в [c.406]

Влияние возбуждения внутренних степеней свободы молекул на реакции, инициируемые электронным ударом. Предложенный и реализованный выше для ряда конкретных примеров подход к определению сечений процессов, инициируемых электронным ударом (электронного возбуждения, ионизации и диссоциацни), позволяет проанализировать влияние колебательного и вращательного возбуждения на скорости соответствующих процессов. [c.40]

Столкновения электронов с молекулами. Возбуждение вращательных и колебательных уровней молекул электронным ударом. Процессы столкновений с возбуждением вращательных и колебательных уровней молекул электронным ударом изучены гораздо слабее, чем процессы возбуждения и ионизации атомов. Причиной этого являются малые значения пороговых энергий и эффективных сечений для этих процессов, ввиду чего почти все необходимые сведения, по крайней мере о вращательном возбуждении молекул, получаются из экспериментов с электронным роем. В этих экспериментах измеряются коэффициенты диффузии или подвижности электронов в молекулярных газах. Для сравнения теоретических значений с экспериментальными коэффициентами переноса необходимо задаваться заранее какими-то значениями эффективных сечений возбун<дения. Совпадение теоретических значений коэффициентов переноса с экспериментальными служит подтверждением исходного набора эффективных сечений. [c.64]

Расчеты сечений ионизации проведены лишь для молекул N3 и Оз классическим методом Гризинского [163], а также для СН4 [168]. Согласно экспериментальным данным сечения ионизации молекул в пороговой области обладают тонкой резонансной структурой, существование которой объясняется образованием связанных состояний с последующим автоиони-зационным распадом [12]. В статье [169] развивается формальная теория такого распада и обсуждаются механизмы перераспределения энергии. Предлагается модель для расчета скорости распада гетерополярных двухатомных молекул. В работе [170[ показано, что процесс диссоциативной ионизации Нз и Ва при электронном ударе идет через образование ионов Нз и В с последующим распадом на Н Н и В +В. [c.68]

Роль фотонов, являющихся активирующим фактором в фотохимических реакциях, а также в реакциях, протекающих в электрическом разряде, играют быстрые электроны и в значительно меньшой степени — ионы. Активирующая роль быстрых электропов состоит в том, что при соударении электрона с молоку.той за счет эпергии электрона возникает возбужденная молекула, молекулярпый ион или происходит диссоциация молекулы па нейтральные или ионизованные осколки (атомы, радикалы, ионы). Вероятность передачи эпергии, т. о. вероятность активации электронным ударом, обычно характеризующаяся величиной соответствующего эффективного сечения, зависит от энергии электропов, являясь функцией ял, и строения молекулы (функция возбуждения или функция ионизации). [c.173]

Фотоионизация происходит с определенной вероятностью, когда фотон взаимод. с молекулой или атомом н энергия фотона равна или превышает потенциал ионизации молекулы или атома А + ку А +е. Зависимость сечения процесса от энергии , , в отличие от ионизации электронным ударом, имеет резкие максимумы при , = /,, где /, (г= 1, 2,. ..)-первый, второй и т.д. потенциалы ионизации атома или молекулы. При >/, возможны также диссоциативная фотоионизация с образованием двухзарядных ионов А -ь / у -> -1- 2е. Образование двухзарядных ионов обычно имеет место при выбивании первичного электрона из внутренней, напр., ЛГ-оболочки атома и переходе электрона из расположенной выше по энергии .-оболочки, что сопровождается испусканием рентгеновского кванта или вторичного электрона (Оже-электрона см. Рентгеновская спектроскопия). Фотоионизация возможна и при Е I, в зтом случае она носнт многоступенчатый (многофотонный) характер (см. Многофотонные процессы). [c.269]

Ионизация при соударениях тяжелых частиц. Зависимость сечения процессов типа А-1-В- А-1-В -1--(-е А -(-В->А -1-В -1-е от энергии Е относит, движения частиц А и В имеет такой же характер, как и при ионизации электронным ударо.м. Однако энергетич. масштаб существенно иной сечение ионизации достигает максимума в области энергий порядка десятков кэВ и остается большим до энергий 1 МэВ. Как и при электронном ударе, в максимуме зависимости сечение ионизации <у(Е) сравнимо с газокинетич. сечением соударения, а скорость относит, движения частиц сравни.ма со скоростью орбитального движения электронов в атоме или молекуле. Ионизация может происходить и за счет энергии возбуждения сталкивающихся частиц либо энергии хим. р-ции. Примером является ионизация Пеннинга А -I-В-> А-I--I- В + е с участием возбужденных частиц А, энергия к-рых превышает потенциал ионизации частиц В. Энергия хим. р-ции может эффективно приводить к ионизации час- [c.269]

Одним из первых и наиболее распространенным вплоть до настоящего времени способов ионизации является ионизация электронным ударом (ЭУ) [37]. Источник ионов с ЭУ обычно имеет камеру ионизации, в которую вводят поток паров анализируемого вещества (рис. 7.2,). Перпендикулярно этому потоку камеру пересекает пучок ускоренных до заданной энергии электронов, эмитируемых нагретым рениевым или вольфрамовым катодом. Этот пучок электронов бомбардирует молекулы анализируемого вещества. Если энергия электронов больше потенциала ионизации молекулы, то с определенной вероятностью неупрутие соударения приводят к образованию ионов в результате выбивания из молекулы одного из электронов М + е -> М + 2е. Ионизация ЭУ имеет много достоинств это, прежде всего, простота устройства источника ионов, хорошая воспроизводимость масс-спектров и высокая чувствительность. Абсолютная эффективность ионизации составляет 0,01-1% количества молекул, введенных в источник, а тепловой разброс ионов по энергиям находится в пределах 3-5 эВ, что позволяет достичь высокого разрешения (8000 и более) без применения масс-анализаторов с двойной фокусировкой. Вероятность ионизации ЭУ зависит от потенциала ионизации атомов и молекул (табл. 7.2 7.3) и сечения ионизации (табл. 7.4). [c.842]

Отвос и Стивенсон далее показали, что для большого числа молекул относительные сечения ионизации, измеренные для электронов с энергией 75 эв, достаточно близко совпадают с суммой относительных сечений ионизации атомов, входящих в состав молекул. Аналогичная зависимость наблюдается также при иониза]а ии молекул р-частицами относительные сечгаия ионизации,, измеряемые количеством ионов, образуемых в результате удара одной Р-частицы, пропорциональны относительным сечениям, вычисляемым из сечений ионизации входящих в молекулу атомов. [c.365]

В заключение этого раздела отметим, что практически все из рассмотренного выше для электронного удара остается справедливым и для удара очень быстрой тяжелой частицей (протон, а-частица). Так, формула для сечения ионизации электронами может служить и для расчета сечсния ионизации протонами и а частицами, если скорость частицы равна скорости ионизирующего электрона и значительно превышает скорость движения электронов в ионизируемых атомах и молекулах. При скоростях ионизующих частиц, сравнимых со скоростями движения атомных электронов, возникает существенное различие в процессах ионизации электронами и тяжелыми частицами. Так, для а-частиц использование теории ионизации ударом электрона становится пригодным при энергии выше 100 кэв, когда скорость а-частицы значительно превышает скорость движения атомных электронов. Это значит, что в радиационно-химических условиях можно считать, что в основном а-частицы ионизуют (и диссоциативно ионизуют ) как электроны. Поэтому масс-спектры, получаемые при столкновении быстрой тяжелой частицы с молекулами, весьма сходны с масс-спектрами электронного удара [1237]. Теоретические формулы, до-статочнр хорошо согласующиеся с экспериментальными данными по ионизации атомов тяжелыми частицами, приведены в работе [896]. [c.370]

Ионизация органических и олекул метастабильными атомами инертных газов изучалась в работах [343, 344, 622]. Обнаружено, что если энергия возбуждения заметно превышает потенциал ионизации молекулы, то сечение ионизации примерно равно газокинетическо>му сечению. Масс-спектр ионов, образующихся при этом, напоминает масс-спектр электронного удара при энергиях электронов, близких к энергии возбуждения метастабильного уровня. Высоковозбужденные атомы, как показано в работе [991], могут ионизироваться с очень большим сечением при столкновениях с нейтральными частицами. Например, процесс [c.381]

Помимо наличия обратной реакции отмеченное выше несоответствие между наблюдаемыми и теоретическими выходами озона частично может быть обусловлено также следующим обстоятельство М. Предшествующая образованию озона активация молекул кислорода электронным ударом теоретически может заключаться в их возбуждении, диссоциации или ионизации. Принимая во внимание, что в зоне разряда присутствуют электроны различных скоростей, а также различную зависимость вероятности (сечения) каждого из перечисленных активационных процессов от энергии бомбардирующего электрона, можно полагать, что активация кислорода в разряде в той или иной степени связана с каждым из этих процессов. Если активация кислорода заключается в возбуждении молекул Ог, то ввиду того, что тепловой эффект эндотермического процесса 202 = 0з4-0 составляет 4,0 эв (93,1 какл), этот процесс может быть энергетически возможен лишь в тех случаях, когда энергия возбуждения молекулы Ог превышает 4,0 эв. Наинизшим возбужденным состоянием молекулы кислорода, удовлетворяющим этому условию, является метастабильное состояние энергия возбуждения которого составляет 4,6 эв. Это число есть наинизшее значение энергии бомбардирующих электронов, при которой теоретически возможно образование озона в результате бомбардировки молекул Ог электронами (диссоциация молекулы Ог сопряжена с затратой энергш-1 5,1 эв и ионизация — с затратой энергии [c.446]

В случае применения ионных источников с ионизацией электронным ударом и использования в качестве аналитической линии иона необходимо знать эффективное сечение ионизации атома серы. Если же атомы серы входят в состав молекулы примеси, то необходимо знать эффективный выход ионов б" " при взаимодействии электронов с молекулами. Если даже все сечения будут известны, то при изменении молекулярного состава ионный ток будет меняться, хотя общее содержание атомов может остаться неизмен-, ным. Все эти затруднения можно ликвидировать, если использовать ионный источник с отрицательной поверхностью ионизацией. Отрицательная поверхностная ионизация — образование отрицательных ионов на поверхности твердого тела — применялась ранее для определения сродства атомов к электрону [4, 5] она использовалась в детекторах молекулярных пучков галогенов [6]. Применение этого явления для анализа серы в газах возможно потому что сера имеет большое сродство к электрону, равное 2,1 эв. [1]. Ионы 0 с массовым числом 32, равным массовому числу иона 8 , не [c.233]

В главах III—VII обобщен материал по масс-спектрам основных типов органических соединений. Изучение путей распада молекул при электронном ударе, выяснение процесса перегруппировок, образования метастабильных ионов является основой для качественного анализа органических соединений, принципы которого изложены в гл. VIII. В этом разделе приведены также примеры идентификации углеводородных и гетероатомных молекул по масс-спектрам низкого и высокого разрешения. Завершается раздел сводной таблицей ионов, характерных для молекул различных типов, которая может быть полезна читателю в практической работе. Изучение количественных характеристик процесса взаимодействия молекул с ионизирующими электронами — сечения и вероятности ионизации— является необходимым элементом создания схем количественного анализа индивидуального и группового состава смесей органических соединений — гл. IX. [c.4]

Фотоионизация. Когда энергия кванта света превосходит энергию ионизации атома или молекулы, взаимодействие кванта света с нейтральной частицей с определенным сечением приводит к образованию И. Дальнейшее увеличение энергии кванта может приводить к диссоциативной ионизации молекулы. Зависимость эффективного сечения фотоионизации от энергпи квантов отличается от соответствующей зависимости в случав ионизации электронным ударом. Квант света с максимальной вероятностью ионизирует атом (а во многих случаях и молекулу), когда его анергия равна энергии ионизации или немного (на 0,1—1 эв) превосходит ее. Эта особенность ионизации квантами света позволяет точно определять сами потенциалы ионизации молекул. [c.158]

Дж), Я = 1,4 А (0,14 нм)] вклад компоненты, ответственной за электронное возбуждение, становится менее существенным. Поэтому всякое электронное возбуждение достигает максимума, а затем уменьшается с ростом энергии электронов. Ионизацию можно рассматривать как крайний случай электронного возбуждения, с той, однако, разницей, что оторванный электрон может уносить с собой избыток энергии. Как и при возбуждении электронным ударом, вероятность ионизации проходит через максимум при увеличении энергии электрона, а затем уменьшается. Поскольку длина волны движущегося электрона сопоставима с размерами молекул и зависит от энергии электрона, его скорость имеет существенное значение. Поэтому для описания процесса столкновения приходится ввести новую величину — сечение соуда-, рений (Q). С помощью этой величины можно охарактеризовать любой наблюдаемый процесс, например электронное возбуждение (сечение электронного возбуждения Рэв) или ионизацию (сечение ионизации Сион). Каждое такое сечение после достижения некоторого порогового значения энергии быстро достигает максимума, а затем уменьшается с ростом энергии (рис. 4). Максимальный выход [c.15]

Таким образом, из рассмотренных выше примеров для молекул различного типа следует, что сечения диссоциации под действием электронного удара через промежуточные электронно-возбужденные состояния достигают в максимуме величин, сравнимых с сечениями ионизации этих молекул, а при меньших энергиях электронов — значительно превышают сечения иопизации. Пороги соответствующих процессов также меньше порогов ионизации и в ряде случаев близки к первым потенциалам диссоциации. В результате этого диссоциация молекул через электронно-возбужденные состояния, как правило, должна давать вклад, значительно превышающий вклад процессов диссоциативной ионизации, а также вклад диссоциативной рекомбинации электронов с молекулярными ионами. [c.40]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология