Ионизация газа квантами света

Образование заметных концентраций ионов в газах осуществляется под действием очень высоких температур, квантов высокой энергии или быстрых частиц. Ионные реакции в газах включают обычно три стадии элементарные процессы образования ионов реакции их с нейтральными атомно-молекулярными частицами рекомбинацию ионов. Первая стадия связана с ионизацией частиц тем или иным способом (сильным электрическим полем, квантами света, при соударениях нейтральных частиц и т. п.). Вторая определяется протеканием ионно-атомных или ионно-молекулярных реакций. Третья характеризует ион-ионные реакции с образованием нейтральных частиц. [c.198]

Принцип метода заключается в том, что в просвечиваемом лазером объеме газа регистрируется появление электрических зарядов, возникающих вследствие ионизации находящихся там атомов или молекул. Ионизация атомов (или молекул) может происходить при поглощении ими квантов света к , энергия которых превышает соответствующие потенциалы ионизации (рис. 9.1, а). Такая ионизация неселективна, поскольку все атомы, потенциалы ионизации которых меньше, чем энергия квантов hvi, могут быть ионизованы. Неселективная ионизация может иметь место при одновременном поглощении атомом нескольких фотонов, энергия каждого из которых меньше потенциала иоиизации. [c.183]

Ионизация световыми квантами. Возбуждение и ионизация могут также происходить, если налетающей частицей является фотон или квант света (фотоионизация). Здесь различают два случая когда энергия поглощенного кванта hv — величина того же порядка, что и энергия ионизации, и когда она значительно больше энергии ионизации. Пары щелочных металлов легко ионизируются фотонами с энергией порядка энергии ионизации. При этом необходимое излучение находится в ультрафиолетовой области. Для ионизации инертных газов и молекулярных газов требуются кванты из далекой ультрафиолетовой области или из области мягких рентгеновских лучей. [c.83]

Покажем теперь, как может быть вычислена ионизация газа. Предположим, что в камеру, наполненную газом, попадает пучок монохроматического света интенсивностью / . /д. представляет собой интенсивность (в эрг/сек) на расстоянии х. Так как — мощность , переносимая пучком, то есть число приходящих в секунду квантов. Число квантов, поглощенных вдоль пути йх, равняется [c.80]

Ионизация газа радиоактивными излучениями. Ионизация газа радиоактивными излучениями сводится в случае а- и -лучей к ионизации путём неупругих соударений первого рода (ядер гелия и быстрых электронов [830—833]), а в случае т-лу-чей — к фотоионизации газа квантами. излучения, обладающими очень большой энергией [834—836]. В отношении -лучей установлено, что вероятность ионизации при каждом отдельном соударении электрона в области очень больших скоростей электронов продолжает убывать с увеличением скорости и по мере при- ближения скорости электронов к скорости света приближается к нулю. [c.237]

В парах галогенидов некоторых металлов могут возникать сильные фототоки при освещении их ультрафиолетовым светом [1]. Вначале считали, что эффект был обусловлен фотоионизацией в обычном смысле слова, т. е. освобождением электрона из молекулы. В действительности энергии диссоциации молекул солей много ниже, чем молекул обычных газов. Энергии возбуждения атомов металлов, входящих в состав этих молекул, также обычно низкие. Как следствие энергетические уровни в этих молекулах соответствуют квантам света в близкой ультрафиолетовой области спектра. Мы ожидали, следовательно, что фотоионизация этих молекул будет начинаться при значительно более низких частотах, чем частоты ионизации других молекул, которые, как правило, лежат в далекой вакуумной ультрафиолетовой области. Данные по фотоионизации молекул очень скудны. К настоящему времени исследование фотоионизации газов было сконцентрировано главным образом на парах щелочных металлов [2]. Некоторые эксперименты были также проведены с целью детектирования фотоэффекта в Oj, N3, N0, Oj и в парах Ij и NHg, но наблюдаемые фототоки были крайне малы, практически того же порядка величины, как токи, которые производились действием рассеянного света на электроды. Для этих газов, кроме и NHj, была сомнительной реальность наблюдаемого эффекта. В действительности потенциал ионизации молекул, как можно судить из эксперимен- [c.304]

Ионизация газов фотонами (фотоионизация) имеет место, когда излучение попадает в газовый объем и происходит поглощение кванта газовой частицей. Однако ионизация возможна, если величина энергии (Ау) фотона равна работе ионизации или больше ее. Согласно этому соотношению ультрафиолетовый свет должен вызвать ионизацию молекул с ионизационным потенциалом, меньшим, чем 6 еу (например пары щелочных металлов). Для этих частот не происходит вторичной ионизации, так как избыток энер- [c.15]

ГИИ фотона над работой ионизации недостаточен для сообщения первично образующимся электронам (фотоэлектронам) ионизирующей способности. В этом случае также рассеяние фотона не дает достаточной энергии для ионизации. В случае рентгеновского излучения можно считать, что вся ионизация производится фотоэлектронами, поскольку они обладают большой энергией. Рассеяние фотона в этом случае также играет большую роль в процессе ее ионизации. Вероятность фотоионизации пропорциональна плотности излучения. Она наибольшая для фотонов с энергией, равной работе ионизации, и быстро убывает с возрастанием энергии частоты). Поскольку фотоионизация происходит при поглощении кванта, очень важную роль играет коэффициент поглощения излучения газом,являющийся характеристической величиной, зависящей от длины волны поглощаемого света и от рода и плотности газа. Для излучения с очень малой длиной волны (0.1—10 А) коэффициент поглощения прямо пропорционален кубу длины волны, а для одной и той же длины волны увеличивается с увеличением порядкового номера (в периодической системе Менделеева) поглощающего элемента. Известны случаи, когда фотоионизация происходит при поглощении излучения с частотой меньшей, чем это соответствует энергии, равной работе ионизации. [c.16]

При движении к нити электроны ускоряются электрическим полем и вблизи нити преобретают настолько большую энергию, что производят вторичную ионизацию. Следовательно, каждый электрон вблизи нити ионизирует атом газа и дает новый электрон, которым в свою очередь ионизирует следующий атом и т. д. Другими словами, происходит цепное размножение электронов и образуется лавина электронов. Электроны наряду с ионизацией сильно возбуждают атомы газа. Возбужденные атомы возвращаются в невозбужденное состояние с испусканием ультрафиолетового излучения. Эти новые кванты света образуют новые фотоэлектроны, которые в свою очередь дают вторичную электронную лавину. Следовательно, при регистрации одной ядерной частицы может образовываться несколько последовательных электронных лавин во всем объеме счетчика. Вероятность образования каждой последующей лавины резко падает (так как уменьшается напряжение на счетчике) и поэтому практически при регистрации одной ядерной частицы образуются 2—3 последовательные электронные лавины. В области Гейгера каждая лавина имеет 10 —10 " электронов. При средних значениях эффективной емкости системы а.лшлнтуда импульса при регистрации одной частицы равна 0,4—40 в. Импульс такой величины легко усиливается и регистрируется электромеханическим счетчиком. [c.46]

Ионизация газа радиоактивными излучениями. Ионизация газа радиоактивными излучениями сводится в случае а-п р-лучей ионизаци т путём неупругих соударени первого рода ядер гелия и быстрых электронов с молекулами газа, а в случае (-лучей—к фотоионизации газа квантами излучения. В отношении р-лучей установлено, что вероятность ионизации при каждом отдельном соударении в области очень больших скоростей электронов продолжает убывать по мере приближения к скорости света. [c.125]

Другим фактором, способствуюш,им ступенчатой ионизации, является наличие так называемых метастабильных состояний атома. Согласно теории атома не все переходы электрона с более высокого энергетического уровня на более низкий могут происходить путём излучения соответствующего кванта света. Некоторые переходы, как выражаются в теории атома, запрещены . Запреты фиксируются определёнными соотношениями между квантовыми числами энергетических уровнен. Уровни энергии, с которых электрон не может перейти спонтанно (путём излучения света) ни на основной, ни на один из других нижележащих уровней, называются метастабильными уровнями, соответствующее состояние атома — метастабильным состоянием, а сам атом в таком состоянии — метастаб1ыьным атомом. Для того чтобы электрон всё же вернулся с метастабильного уровня иа основной уровень энергии, нужно электрон сначала поднять новым соударением первого рода или поглощением соответствующего светового кванта на другой, более высокий уровень, с которого он может перейти непосредственно на основной уровень с превращением энергии возбуждения атома в энергию излучения. Более детальное рассмотрение вопроса о метастабильных состояниях в квантовой механике показывает, что спонтанный переход с метастабильного уровня на уровень, лежащий ниже, всё же возможен, но только вероятность такого перехода чрезвычайно мала, переходы чрезвычайно редки ). Предоставленный самому себе метастабильный атом остаётся на верхнем энергетическом уровне в течение времени, много большего, чем иужно для того, чтобы в лабораторных условиях газового разряда атом был выведен из этого состояния под действием одной из указанных выше причин или при взаимодействии со стенкой разрядной трубки. Поэтому в обычных условиях запрещённые спектральные линии, соответствующие переходам с метастабильных. состояний, не могут быть обнаружены вследствие их крайне малой интенсивности. Однако не в лабораторном, а в мировом масштабе такие запрещённые линии удаётся обнаружить. Так, в спектрах некоторых туманностей звёздного неба, представляющих собой газы в очень разреженном состоянии, были обнаружены доволшо яркие линии, не наблюдаемые, в зем- [c.210]

Счетчики квантов рентгеновского излучения. К наиболее употребительным счетчикам квантов рентгеновского излучения относятся ионизацио((ные и сцин-тилляциониые счетчики. Принцип работы ионизационных счетчиков, к которым относится, в частности, счетчик Гейгера — Мюллера, основан иа способности рентгеновского излучения ионизировать газы, а сцинтилляционных — на способности рентгеновского излучения вызывать люминесцентное свечение некоторых веществ в виде всрышек — сцинтилляций видимого света. Преимуществом сцинтилляционных счетчиков перед ионизационными является высокая эффективность (процентное отношение числа зарегистрированных квантов к числу всех квантов, попавших во входное окно счетчика) при регистрации жесткого рентгеновского излучения, малое мертвое время (время, в течение которого счетчик, зарегистрировав квант, остается нечувствительным к следующему кванту) и практически неограниченный срок службы при хорошей герметизации кристалла — сцинтиллятора. В табл. 10 приведены некоторые характеристики серийно выпускаемых счетчиков. [c.77]

Аналогично вероятности ионизации при неупругом соударении первого рода, являющейся функцией кинетической энергии электрона, для процесса фотоионизации газа в объёме также существует определённая вероятность, зависящая от природы частицы газа и от длины волны производяп1 его ионизацию света (от энергии Л / светового кванта). Для иллюстрации приводим на рисунке 101 графики спектрального распределения фотоионизации в парах цезия, снятые [774] при давлениях паров цезия, соответствующих 182° С и 230° С. Как показывают эти кривые, ход вероятности фотоионизации газа в зависимости от энергии [c.223]