Фотоны электрического излучения

Процесс образования электрического импульса, соответствующего энергии фотона падающего излучения, происходит следующим образом. Фотоны рентгеновского излучения, проникая в сцинтиллятор, теряют [c.97]

Из-за достаточно большой напряженности электрического поля в ионизационной камере электроны и положительные ионы, возникающие при ионизации молекул газа проникающим излучением, не успевают рекомбинировать, поэтому накопленный на аноде камеры отрицательный заряд не зависит от напряженности электрического поля в камере и пропорционален воспринимаемой молекулами газа энергии проникающего излучения. Ионизационные камеры работают в токовом режиме, и их ток при постоянной энергии фотонов пропорционален потоку фотонов проникающего излучения. [c.107]

Простейшим ИК детектором является термопара, в цепи которой возникает ток, зависящий от интенсивности излучения. Более чувствительные фотодетекторы поглощают фотоны инфракрасного излучения и преобразуют его в электрический сигнал, поскольку при этом меняется их проводимость. [c.260]

Согласно (94,11) и (94,17), вероятность поглощения и испускания дипольного электрического излучения в единицу времени пропорциональна квадрату проекции матричного элемента дипольного момента на направление поляризации фотона [c.452]

Условия, определяющие возможность испускания и поглощения дипольного электрического излучения, носят название правил отбора дипольного электрического излучения. Перейдем к выводу этих правил отбора. Рассмотрим случай, когда единичный вектор в поляризации фотона направлен вдоль оси г, тогда [c.453]

Любое излучение, взаимодействие которого со средой приводи к образованию электрических разрядов разных знаков, называется ионизирующим. При этом различают корпускулярное и фотонное ионизирующее излучение. [c.66]

Для регистрации фотонов в рентгеновской области спектра наиболее удобны в работе сцинтилляционные фотоумножители и особенно — газонаполненные счетчики. Принцип устройства счетчика весьма прост на два электрода, размещенные в объеме газа выбранного состава (рис. 56), подается разность потенциалов. Когда фотон регистрируемого излучения попадает в счетчик, он вызывает фотоэффект вырывает фотоэлектроны из атомов или молекул газа. Эти электроны, и даже полученные при этом ионы газа, в сильном электрическом поле счетчика на пути своего движения к электроду-нити могут вызвать ионизацию очередных атомов и молекул газа. Характер этого процесса во многом зависит от величины приложенного к счетчику напряжения, формы и размеров счетчика, состава газа в нем. Поэтому различают несколько типов счетчиков, различающихся только характером ионизационных токов через счетчик и способом их регистрации. [c.134]

Чувствительным элементом извещателя пламени является счетчик фотонов СФ, регистрирующий ближний ультрафиолетовый спектр излучения. Принцип действия счетчиков основан на преобразовании электрической энергии фотонов, действующих на катод, в импульсы тока. [c.101]

Световы.е извещатели устроены по принципу действия ультрафиолетового излучения пламени. В них в качестве чувствительного элемента применены счетчики фотонов, обладающие высокой чувствительностью и способные обнаруживать даже небольшие очаги пламени (горение спички) практически мгновенно. Несмотря на высокую чувствительность, световые извещатели не срабатывают от дневного света, проходящего через оконные стекла, и от электрического освещения, так как ультра- [c.459]

При прохождении электрического тока образуются дополнительные ионизированные молекулы от ультрафиолетового излучения, сопровождающего свечение короны. Положительные ионы газа и фотоны направляются к отрицательному электроду и освобождают электроны с его поверхности. Последние, проходя сквозь сильное поле рядом с электродом, образуют новые электроны и положительные ионы в результате столкновения с молекулами. Электроны удаляются из этой зоны, замедляя свое движение настолько, что их скорость становится недостаточной для ионизации столкновением, и присоединяются к молекулам газа, образуя ионы газа. Эти ионы газа затем движутся по направлению к осадительному электроду со скоростью, пропорциональной их заряду и напряженности электрического поля. [c.438]

Как было сказано выше, в счетчиках Гейгера — Мюллера происходит лавинообразный разряд, вызываемый одной ионизирующей частицей, проникшей в счетчик. Кроме того, быстрые электроны при ударе возбуждают молекулы, стабилизация которых происходит высвечиванием в ультрафиолетовой области. Ультрафиолетовое излучение вызывает образование фотоэлектронов, которые порождают в электрическом поле новые лавины электронов. Новые лавины электронов могут появиться и в результате процесса рекомбинации положительных ионов на катоде. При этом получаются возбужденные молекулы газа, стабилизация которых опять приводит к образованию фотонов и фотоэлектронов. Таким образом, лавинный разряд может продолжаться. [c.336]

Дезактивирование возбужденного состояния может также происходить без излучения фотонов. Подобные безызлучательные переходы осуществляются при электрическом взаимодействии частицы с окружающей средой. Возвращение в основное состояние происходит непосредственно (процесс релаксации) или через промежуточные стадии. Безызлучательный переход возбужденных электронов с изменением спина может привести к неустойчивому промежуточному состоянию (триплетное состояние). После определенного времени пребывания в нем электроны возвращаются в основное невозбужденное состояние процесс этот сопровождается испусканием квантов более длинноволнового излучения (люминесценция). Если эмиссия света происходит только тогда, когда подводится энергия извне, говорят о флуо- [c.180]

Химические источники свободных радикалов в отличие от систем, где свободные радикалы возникают под действием таких физических факторов, как фотоны, излучения частиц с высокой энергией, электрический [c.16]

Ключом к пониманию работы спектрометра с дисперсией по энергии служит то, что амплитуды импульсов, производимых детектором, в среднем пропорциональны энергии входящего рентгеновского кванта. Основной процесс детектирования, с помощью которого происходит пропорциональное преобразование энергии фотона в электрический сигнал, иллюстрируется на рис. 5.17. Невозмущенный 51 (Ь1)-кристалл обладает зонной структурой (описание зонной структуры дано в обсуждении катодолюминесценции в гл. 3), в которой состояния в зоне проводимости свободны, а состояния в валентной зоне заполнены. При захвате высокоэнергетического фотона электроны перебрасываются в зону проводимости, оставляя дырки в валентной зоне. При наличии напряжения смещения электроны и дырки разделяются и собираются электродами, расположенными на поверхностях кристалла. Захват фотонов осуществляется путем фотоэлектрического поглощения. Падающий рентгеновский фотон вначале поглощается атомом кремния и испускается высоко-энергетический электрон. Затем этот фотоэлектрон по мере того, как он движется в кремниевом детекторе и испытывает неупругое рассеяние, генерирует электронно-дырочные пары. Атом кремния остается в состоянии с высокой энергией, поскольку на испускание фотоэлектрона потребовалась не вся энергия рентгеновского кванта. Эта энергия впоследствии выделяется либо в виде оже-электрона, либо в виде кванта рентгеновского характеристического излучения кремния. Оже-электрон испытывает неупругое рассеяние и также создает электронно-дырочные пары. Кванты рентгеновского излучения кремния могут повторно поглощаться, инициируя процесс снова, или неупруго рассеяться. Таким образом, имеет место последовательность событий, в результате чего вся энергия первичного фотона остается в детекторе, если только излучение, генерируемое в одном из актов [c.213]

Когда луч света проходит через жидкость или газ, небольшая его часть рассеивается. Идеальное кристаллическое твердое тело не рассеивает излучение, так как излучение, рассеянное единичным кристаллом, будет исчезать в результате интерференции с излучением, рассеянным другим единичным кристаллом. Механизм рассеяния света включает поляризацию молекул или атомов электрическим полем. При этом электрическое поле излучения индуцирует в атомах или молекулах быстро флуктуирующий диполь. Как говорится в разд. 20.13, флуктуация диполя ведет к испусканию электромагнитных волн в различных направлениях при той же частоте, что и у падающего света, — это рассеянное излучение. Такое рассеяние, называемое рэлеевским, можно рассматривать как упругое рассеяние фотона молекулой. [c.477]

Устройство источника ионов, применяемого для фотоионизации, такое же, как и при ЭУ. Принципиальной особенностью является отсутствие катода (филамент) и электрических систем, коллимирующих электронный пучок. В качестве источника УФ-света используется газоразрядная лампа, чаще всего водородная, дающая интенсивное излучение света с энергией фотонов в диапазоне 7-13 эВ. Одним из элементов фотоионизационного масс-спектрометра является монохроматор, позволяющий подавать в ионный источник световые потоки с монохроматичностью до [c.22]

Возникновение ОИ связано с движением электрически заряженных частиц (электроны, атомы, ионы, молекулы). Дискретные спонтанные или индуцированные переходы носителей зарядов с более высоких на более низкие уровни энергии сопровождаются испусканием световых квантов (фотонов) с энергией, равной разности энергий этих уровней. Энергия фотона Е = км, где к = 6,626 Ю" Дж с - постоянная Планка v - частота излучения, Гц. [c.486]

Фотоэлектроны, образованные фотонами малой энергии, испускаются в основном в направлении электрического вектора, т. е. нормально к линии распространения фотона. С ростом энергии излучения распределение электронов вытягивается вперед. [c.66]

При поглощении на основе фотоэффекта вся энергия у-кван-та передается сильно связанному электрону (в основном электрону на Д -оболочке) атома кристалла и возникающему при этом фотону рентгеновского характеристического излучения. Возникшие фотоэлектрон и характеристический рентгеновский квант полностью поглощаются в кристалле. Следовательно, при фотоэффекте почти вся энергия падающего у-кванта поглощается в кристалле и на выходе счетно-анализируемой электронной схемы возникают электрические импульсы почти равной амплитуды, которые создают пик иа аппаратурной линии. Такие же [c.71]

Твердотельные ионизационные детекторы. Чистые монокристаллы германия и кремния могут стать чувствительными к рентгеновскому и другим ионизирующим излучениям в присутствии лития. По мере диффузии лития в кристаллическое вещество (технический те1жин — дрейф ) происходит очистка вещества от примесей. Фотон рентгеновского излучения, проникающий в очищенный кристалл, выбивает электроны из решетки, оставляя вакансии, обычно называемые дырками, которые по своему действию эквивалентны подвижным положительным электрическим зарядам. Число таких актов разделения зарядов непосредственно связано с энергией фотона, поэтому полученный сигнал (увеличение проводимости) также пропорционален этой энергии. Детекторы такого типа должны находиться при температуре жидкого азота (даже при хранении) для предотвращения дальнейшей диффузии лития, которая существенно уменьшает чувствительность и со временем выводит детектор из строя. [c.230]

В лабораторных условиях неравновесная плазма в большинстве случаев представляет собой плазму самостоятельных или несамостоятельных (поддерживаемых за счет ионизации внешними потоками ионизируюш их частиц или фотонов) электрических разрядов в газе при давлениях ниже или несколько выше атмосферного. Ее можно рассматривать как идеальный газ Стационарное неравновесное состояние таких систем обеспечивается за счет энергии электромагнитных полей, а также ионизирующих частиц или газа, которыми системы обмениваются с внешней средой, а космической (не лабораторной) плазмы — за счет потоков электромагнитного и корпускулярного излучения космических объектов. [c.8]

Ю " см двигается с переменной скоростью, вначале под воздействием у-фотона, образовашюго в результате аннигиляции виртуальных электрон-позитронных пар, электрон двигается ускоренно, в дальнейшем под тормозящим действием реакции излучения движение электрона замедляется. При ускорении или замедлении электрического заряда не может происходить излучение электромагнитных воли, так как повышение и снижение скорости электрона происходит за время 0,935 10 сек, а для перехода атома в [c.18]

ФОТОН — элементарная частица с массой покоя, равной нулю, вследствие чего Ф. всегда движется со скоростью света. Спнн Ф. равен 1. Ф. представляет собой порцию электромагнитного излучения, например, видимого света, рентгеновского или -излучения. Ф. называют также квантами — световыми квантами, рентгеновскими квантами или у-квантами. Ф. могут испускаться или поглощаться любой системой, содержащей электрические заряды или по которой проходит ток. Ф. с высокой энергией (7-кванты) испускаются при распадах атомных ядер и элементарных частиц, и могут вызывать расщепление атомных ядер и образование элементарных частиц. Понятие Ф. введено в 1899 г. М. Планком для объяснения распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Существование Ф. означает, что электромагнитные волны с частотой V излучаются и поглощаются только определенными порциями (квантами) с энергией, равной hv (где /г — постоянная Планка). [c.268]

При взаимодействии радиоактивного излучения с веществом происходят процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул. Фотоны и частицы с достаточно высокой энергией могут вызвать ядерные реакции. Однако преобладающий процесс — взаимодействие излучения с электронами атомных оболочек и электрическим полем атомного ядра. При подобном взаимодействии частицы или фотоны теряют энергию или часть ее. Некоторые столкновения приводят к изменению направления движения частицы. Это значит, что радиоактивное излучение абсорбируется и рассеивается веществом. Указанные процессы взаимодействия положены в основу методов обнаружения а-, Р- и у-излучения. На этом же принципе основаны методы радиометрического анализа веществ без их разру шения [1,2, 6]. [c.304]

СВОЮ энергию на ионизацию, возбуждение и частично на диссоциацию молекул. Часть этой энергии преобразуется в энергию излучения—сцинтилляции. Фотоны сцинтилляций, попадая на катод ФЭУ, выбивают из него электроны, каждый из которых, ускоряясь в электрическом поле на пути к первому диноду, получает энергию, достаточную для того, чтобы выбить из него п электронов. Этот процесс, развиваясь лавинообразно от дннода к диноду, создает на выходе ФЭУ электрический импульс, пропорциональный количеству электронов, выбитых из фотокатода. С выхода ФЭУ импульс подается на усилитель, а затем на дискриминатор, который выделяет из всего спектра импульсов только те, амплитуда которых соответствует энергии когерентно рассеянных рентгеновских фотонов. [c.98]

Таким образом, поглощение или испускание ИК-излучения колеблющейся молекулой, имеющей дипольный момент, можно легко пояснить в простой описательной форме, как это сделано в предыдущем параграфе. Гораздо сложнее описать подобным способом электронные переходы. В классическом смысле электронное возбуждение не соответствует увеличению энергии в осциллирующей системе во всяком случае, и высоко-, и низколежащее электронное состояние может не иметь постоянного дипольного момента (т. е. во всех состояниях электронное облако симметрично расположено вокруг ядер, так что нет разделения зарядов). Однако и в этой ситуации основные принципы взаимодействия с излучением еще применимы, и нам лишь нужно знать, происходит ли дипольное взаимодействие во время перехода между двумя состояниями. Существует единственный строгий метод решения этой проблемы уравнение Шрёдингера, упомянутое в начале раздела, может быть использовано для вычисления скорости перехода системы из одного стационарного состояния в другое под влиянием возмущающей силы. Если скорость возмущения системы, вызванного взаимодействием диполя с электрическим вектором излучения, не равна нулю, то существует дипольный момент перехода. Скорость перехода между состояниями, умноженная на число частиц в низшем состоянии, составляет, естественно, предельную скорость поглощения фотонов, так что в принципе решение уравнения Шрёдингера должно приводить к расчету интенсивности перехода. Однако точные решения этого урав- [c.31]

Поглощение и испускание излучения атомами при изменении энергетического состояния их электронов лежит в основе действия лазера (слово лазер составлено из первых букв английских слов, описьгаающих принцип действия этого устройства—усиление света при стимулированном испускании излучения). В обычных условиях атом, поглотивший энергию, быстро испускает фотон и возвращается в основное состояние. В лазере интенсивный источник внешней энергии, например электрический разряд в газовой трубке, поддерживает большое число атомов в одном из возбужденных состояний. В этих условиях один фотон, самопроизвольно испущенный каким-либо возбужденным атомом, заставляет другие возбужденные атомы испускать фотоны, которые в точности совпадают по фазе, т. е. когерентны, с исходным фотоном и имеют совершенно одинаковую с ним длину волны. Эти фотоны в свою очередь стимулируют испускание фотонов новыми атомами, и возникает каскадный процесс испускания фотонов. В результате образуется когерентный волновой фронт фотонов, имеющих одинаковую длину волны и одинаковую фазу. Лазеру придают цилиндрическую форму, а на его концах помещают два параллельных зеркала, образующих оптический резонатор. Одно из зеркал делают полупрозрачным, и оно пропускает часть когерентного излучения лазера. [c.69]

Для измерения энергии и интенсивности характеристического рентгеновского излучения используют спектрометры с волновой и энергетической дисперсией (рис. 10-2.9). Энергодисперсионные рентгеновские спектрометры регистрируют одновременно все длины волн в спектре, позволяя проводить определение элементов от Ве до и (при использовании безоконных детекторов). Эти спектрометры состоят из полупроводникового детектора (кремния, легированного литием), преобразующего энергию фотонов в электрические импульсы, напряжение которых пропорционально энергии фотонов. Таким образом происходит дискриминация фотонов по энергиям. Разрешение энергодисперсионных спектрометров составляет около 140 эВ для линий средней энергии [c.333]

Детекггоры рентгеновского излучения. Аналитическим сигналом в количественном РФА является интенсивность характеристического рентгеновского излучения элемента, измеренная в относительных единицах. Для измерения энергия рентгеновского излучения с помощью детекторов преобразуется в удобную для обработки и регистрации форм электрических сигналов. В методе РФА обычно используют детекторы, средняя амплитуда импульсов на выходе которых пропорциональна энергии поглощенного фотона. К таким детекторам относятся газоразрядные пропорциональные, сцинтилляционные и полупроводниковые счетчики. Принцип действия всех типов детекторов основан на способности рентгеновского излучения ионизировать вещество. [c.14]

Фотоэлектронные умножители (см. 6.4) используют в паре со сцинтиллирующим кристаллом для получения электрических сигналов, зависящих от интенсивности и состава излучения. Фотон или частица, вызвавшая сцинтилляцию, приводит к появлению в цепи анода фотоэлектронного умножителя импульса электрического тока, который может быть зарегистрирован. Амплитуда полученного импульса зависит от энергии кванта ионизирующего излучения, материала и размеров сцинтиллирующего монокристалла, а количество импульсов, появляющихся за единицу времени, зависит [c.308]

В фотонных детекторах поглощенные кванты излучения (фотоны) увеличивают число свободных носителей электрического заряда, изменяя электрическое состояние чувствительного элемента. При использовании эффекта фотопроводимости поглощенное ИК-излучение изменяет электропроводность чувствительного элемента. В рамках фотовольтаического эффекта, поглощенное излучение создает электронно-дырочные пары вблизи р-п перехода, генерируя электрический ток. В меньшей степени в детекторах ИК-излучения используют фотоэлектромаг-нитный эффект. [c.211]

Поскольку фотонные ИК-детекторы являются счетчиками фотонов, важной характеристикой приемников, в том числе матричных, является их квантовый выход, или квантовая эффективность (quantum effi ien y), которая характеризует способность фотоприемника собирать кванты электромагнитного излучения и преобразовывать их в электрический сигнал. Интересно отметить, что квантовая эффективность одного из наиболее распространенных материалов фотонных матриц -силицида платины PtSi составляет менее 1 %. В целом, детекторы с высокой квантовой эффективностью обеспечивают лучшее температурное разрешение и более высокое качество изображения. [c.215]

Физическая причина этого простого результата такова. Томсонов-ская амплитуда описывает классическое излучение точечного заряда Ze с массой М, колеблющегося под действием внешнего электрического поля фотона. Она получается, если фотон удовлетворяет одновременно двум следующим физическим условиям энергия фотона ш должна бьггь мала по сравнению с энергиями внутренних возбуждений мишени, а длина волны фотона 1кГ должна быть велика по сравнению с размерами мишени. При таких условиях налетающий фотон не может различить внутреннюю структуру мишени и процесс зависит только от полного заряда и массы. [c.356]

Электроны высоких энергий вследствие их малой массы могут терять энергию посредством испускания фотонов при торможении в электрическом поле ядра. Потери энергии на тормозное излучение пропорциональны энергии электронов ( ), ядерной плотности среды (и) и эффективному сечению радиационных потерь Орад (Срад 2 х Е) [c.64]

В последнее время появились твердые электролюминесцентные излучатели, принцип действия которых основан на выделении энергии в виде фотонов, освобождающейся при рекомбинации электронов твердого тела. Возбуждение электролюминесцентных материалов осуществляется электрически через конденсатор или инжекцион-ный световод. По яркости твердые электролюминесцентные источники уступают лампам накаливания и газоразрядным источникам света, но они меньше по размерам и в них проще модулировать яркость и монохроматичность излучения. [c.40]

Сочетание фотоионизации и масс-спектрометрии впервые было осуществлено Лоссингом и Танака [1268]. Для получения спектра они использовали не монохроматор, а прямое ультрафиолетовое излучение криптоновой разрядной лампы. Разрядную лампу подсоединяли к окошку из фтористого лития толщиной 0,5 мм. Такое окошко пропускает,75% лучей, имеющих длину волны 1300А и 45% лучей с длиной волны 1070 А. Ниже этой длины волны (эквивалентной 11,6 эв) пропускание резко падает. Масс-спектры, полученные при помощи этого устройства (1,3-бутаДиен, ацетон, 1-бутен, пропилен, анизол, диметилртуть), состояли в основном из молекулярных ионов с интенсивностью 10 а, но в случае иодистого аллила наблюдались также ионы аллила. Возможно также осуществить ионизацию метильного радикала. Во всех случаях получались очень слабые вторичные спектры, и даже в случае таких молекул, как метан, ионизационный потенциал которых слишком высок, чтобы под действием фотонов мог получиться спектр, все же наблюдался вторичный спектр. Действительно, ионы могут образовываться различными непрямыми путями. Например, с поверхности, бомбардируемой фотонами, могут эмитироваться фотоэлектроны, которые, будучи ускорены рассеянными электрическими полями, вызовут образование ионов. Кроме того, ионы могут образоваться в двухступенчатом процессе, включающем ионизацию возбужденной молекулы. Для подавления этого процесса работу следует проводить при низком давлении газа и низкой интенсивности облучения. Расчеты Лоссинга и Танака показали, что отношение ионов, поступающих на коллектор, к числу квантов в ионизационной камере составляет величину 1 10 аналогичное соотношение получается при [c.129]

В работах [33-36] были предложены различные варианты радиоизотопного генератора с двухэтапной системой преобразования ядерной энергии в электрическую, которые принадлежат семейству фотоэлектрических атомных батарей. В таком генераторе энергия фрагментов ядерного деления первоначально преобразуется в излучение посредством какого-либо процесса ядерно-стимулированной флуоресценции (например, в аэрозольном газонаполненном конверторе), а затем уже энергия фотонов преобразуется в электрическую с помощью фотовольтаического преобразователя. Такой способ преобразования энергии имеет целый ряд преимуществ по сравнению с уже имеющимися. Например, в отличие от многих наиболее широко используемых традиционных методов, он не содержит низкоэффективного теплового цикла. Коэффициент полезного действия фотовольтаического преобразователя при правильном подборе длины волны фотонов может достигать 70%, а КПД конверсии ядерной энергии в световое излучение, в свою очередь, может быть доведен до 50%. Таким образом, полный КПД системы может составить величину порядка 35%, что в 3 5 раз выше КПД систем с использованием теплового цикла и солнечных батарей. [c.271]

В классической физике принималось, что поток энергии является непрерывным. Однако М. Планк (1900) в результате изучения электромагнитного поля показал, что излучение (видимый свет, рентгеновское, у-излучение и др.) испускается, распространяется и поглощается не непрерывно, а определенными порциями . Порция лучистой энергии получила название квант (лат. quantum, читается квантум — количество). А. Эйнштейн (1905) разработал квантовую теорию света, согласно которой свет представляет собой поток световых квантов — фотонов. Так было доказано, что электромагнитное поле имеет дискретное строение. Энергия его передается квантами. Подобно этому электрон можно рассматривать как квант электрической энергии. Так возник новый раздел теоретической физики — квантовая механика. Основной ее задачей является изучение законов движения и взаимодействия микрочастиц. Вся энергетика в этой области целиком основана на квантовых представлениях. [c.31]

Диссоциацию хлора на атомы можно вызвать не только нагревани- > ем, но и другими способами, доставляя необходимую для этого энергию в форме световых лучей или электрического разряда. Хлор имеет окраску. Это означает, что он поглощает определенные лучи спектра. Но согласно закону сохранения энергии, если энергия перестает существовать в одной форме ( В нашем случае — в форме излучения, движения фотонов), она должна перейти, в какую-либо другую форму. Световая энергия, поглощаемая хлором, расходуется на активирование его молекул вплоть до расщепления их а атомы квантами особо малой длины волны и, следовательно, с особо большим запасом энергии. [c.230]