Фотоэффект фотоэлектрическое поглощение

Рентгеновские и улучи теряют свою энергию в результате фотоэлектрического поглощения (фотоэффекта), комптоновского рассеяния и образования пар электрон — позитрон. Образование пар осуществляется для фотонов с энергией выше 1,02 Мэв, [c.119]

Относительный вклад каждого из трех рассмотренных процессов в ослабление у-излучения изменяется в зависимости от энергии у-квантов и атомного номера вещества поглотителя. Вероятность фотоэлектрического поглощения резко уменьшается с ростом энергии у-квантов, вероятность комптоновского рассеяния тоже падает, но несколько медленнее, а вероятность образования пар растет с повышением энергии, начиная с 1,02 Мэв. С ростом атомного номера Z вещества поглотителя фотоэффект возрастает пропорционально Z , комптон-эффект — пропорционально Z, а эффект образования пар—Z2. На рис. 14 показаны области энергии у-квантов, в ко- [c.36]

Ослабление рентгеновского излучения за счет фотоэффекта играет тем большую роль, чем меньше энергия излучения и чем больше атомный номер поглощающего элемента. Зависимость массового коэффициента фотоэлектрического поглощения т от энергии фотонов е или их длины волны к, атомного номера Е и атомной массы А поглотителя описывается выражением [c.12]

Фотоэффект. При фотоэлектрическом поглощении (фотоэффекте) квант, имеющий энергию равную или превышающую потенциал ионизации с некоторого электронного уровня, полностью поглощается атомом. Избыточная энергия переходит в кинетическую энергию фотоэлектрона. Электрон может выбиваться с любой атомной или молекулярной орбитали. Линейный коэффициент фотоэффекта падает пропорционально примерно кубу энергии кванта, а при увеличении эффективного атомного номера среды он растет пропорционально примерно четвертой степени атомного номера для атомов с малыми и пятой степени для атомов с большими атомными номерами. Для квантов, превышающих по энергии максимальный потенциал ионизации данного атома, фотоэффект на 80—90 % осуществляется с /С-оболочки. [c.36]

Поглощение из-за фотоэлектрического эффекта составляет основную причину ослабления пучка -лучей при малых величинах энергии фотонов, примерно ниже 0,5 Мэв для тяжелых атомов и ниже 0,05 Мэв для легких. При встрече с атомом фотон передает свою энергию одному из его электронов, который покидает атом, так как энергия его связи с ядром гораздо меньше энергии фотона в рассматриваемой области. Испускаемый электрон имеет энергию Е = Ед— /, где о /гм — энергия фотона и / — энергия связи электрона с ядром в атоме. Наибольшую вероятность имеет фотоэффект па электронах / -оболочек атомов. С увеличением числа электронов в оболочке поглощение фотонов сильно возрастает. В согласии с теоретическими расчетами оно пропорционально порядковому номеру в степе ни 4—5. [c.150]

Подъем кривой фотоэффекта в сторону коротких длин волн, как это изображено на рис. 9, б, обязан собственной фоточувствительности ZnO, превосходящей по величине сенсибилизованную. При возрастании концентрации адсорбированного красителя наблюдается расширение фотоэлектрической чувствительности в обе стороны и на максимуме кривой собственной фотоэлектрической чувствительности ZnO, лежащем у А=340—350 нм, появляется углубление, вызванное наложением сильной ультрафиолетовой полосы поглощения красителя, действующего как светофильтр. Этот факт приводит к двум следующим выводам 1) в ультрафиолетовой полосе поглощения красителя фотоэлектрическая чувствительность, если она существует, безусловно меньше, чем в максимуме ZnO 2) адсорбция красителя, даже при большой поверхностной концентрации, не изменяет сколько-нибудь существенно фотоэлектрической чувствительности ZnO, которая, очевидно, имеет глубинное происхождение. [c.188]

Адсорбция хлорофилла из его растворов на ZnO приводит к появлению двух дополнительных полос фотоэффекта в видимой части спектра с максимумами при 430 и 660—670 нм (рис. 1, 2). Так был установлен факт наличия сенсибилизации внутреннего фотоэффекта ZnO именно адсорбированными молекулами хлорофилла, поскольку кристаллы хлорофилла фотоэдс не обнаруживают. Из сравнения кривой сенсибилизованной фотоэдс со спектром поглощения раствора хлорофилла в этаноле, из которого производилось окрашивание ZnO, следует, что максимумы фотоэлектрической чув- [c.195]

После адсорбции красителя — эозина, эритрозина, флоксина, родамина Б, пинацианола, различных карбоцианинов, фталоцианинов металлов, хлорофилла и его производных — окись цинка приобретала в видимой области дополнительный максимум фотоэлектрической чувствительности. Этот максимум совпадал с максимумом в спектре поглощения красителя, адсорбированного на полупроводнике [7, 17] (рис. 2). Фотографические десенсибилизаторы — феносафранин, пинакриптол желтый, метиленовый голубой и т. д. — сенсибилизовали ZnO гораздо слабее и не оказывали никакого влияния на собственный фотоэффект ZnO [7]. [c.208]

Оптимальная концентрация красителя в растворе для сенсибилизации составляет 10 —10 моль/л. Максимум спектральной кривой фотоэффекта в области сенсибилизации подобен максимуму в спектре поглощения красителя в растворе, но сдвинут на 5—10 нм в сторону длинных волн. Вид этого спектра сильно отличается от спектра фотоэффекта микрокристаллического красителя, когда последний фоточувствителен [7, 9]. Рис. 3 ясно показывает различие в спектрах фотоэффекта для пинацианола (а) и одного из карбоцианинов (б). Нужно отметить, что фотоэлектрическая чувствительность самого микрокристаллического красителя в 10—100 раз меньше, чем у красителя, адсорбированного на ZnO. Кроме того, эозин, эритрозин и т. д., прекрасные сенсибилизаторы фотоэффекта, в микрокристаллическом состоянии не показывают никакой фото-чувствительности при том же методе [7, 17]. Рис. 4 показывает изменения в спектре фотоэффекта при увеличении концентрации сенсибилизатора. Из него видно, что сенсибилизация фотоэффекта обязана молекулам красителя, находящимся на поверхности полупроводника, а не микрокристаллическим частичкам красителя. Мы, впрочем, не могли обнаружить фотоэффект в области погло- [c.208]

Для 36 красителей различных классов, сенсибилизующих фотоэффект ТП и Agi, мы определили знак носителей зарядов в области собственного поглощения красителей в микрокристаллическом состоянии (ноль означает, что краситель в микрокристаллическом состоянии не обладает фотоэлектрической чувствительностью, обнаруживаемой нашим методом конденсатора знаки -f и — означают, что микрокристаллы красителя показывают в конденсаторе фототок, переносимый положительными или отрицательными зарядами номера, стоящие в скобках, дают индекс красителей по таблицам Шультца) [25] [c.216]

Факты и рассуждения, изложенные в настоящей статье, приводят к следующему механизму фотоэлектрической сенсибилизации полупроводников адсорбированными на них красителями. В ZnO наблюдается фотосенсибилизация тг-типа. Установлено, что источником электронов темновой термической проводимости являются сверхстехиометрические атомы Zn, присутствующие в междоузлиях решетки [27]. Электроны фотопроводимости происходят из тех же ионизированных атомов (Zn ), которые повторно ионизируются при поглощении кванта в спектральной области поглощения ZnO. Согласно нашим исследованиям [19, 28], молекулы с большим электронным сродством (О2, О3, хинон) значительно увеличивают собственную фотопроводимость за счет образования ловушек. Так как фотоэффект, сенсибилизованный красителем, также увеличивается под влиянием этих газов и так как сенсибилизация не зависит от типа электропроводности красителя, мы должны заключить, что механизм сенсибилизации состоит в переносе энергии от красителя к электронам, захваченным дырками, расположенными, очевидно, на поверхности. Красители-сенсибилизаторы сами не действуют как ловушки, потому что не наблюдалось увеличение фотоэффекта ZnO, вызванное сенсибилизатором, при возбуждении полупроводника светом в области поглощения последнего. [c.218]

Наши исследования сублимированных слоев фталоцианинов установили заметное различие в фотоэлектрическом поведении каждого из них [8]. Спектральное распределение фотоэффекта в этих слоях в точности воспроизводит максимумы спектра поглощения слоя. Для всех фталоцианинов знак носителей зарядов фототока, определяемый осциллографическим методом, был положительный. [c.222]

Спектральная сенсибилизация фотоэлектрической чувствительности. Спектральная сенсибилизация внутреннего фотоэффекта красителями в неорганических полупроводниках длительное время исследовалась в нашей лаборатории [26]. Аналогичное явление позднее было установлено для исследованных полимеров [18]. Спектральная кривая фотопроводимости ФАМ до (кривая 1) и после (кривая 2) адсорбции хлорофилла а из раствора представлены на рис. 5. Главный максимум сенсибилизованной фотопроводимости смещен в область более длинных волн приблизительно на 10 нм по сравнению со спектром поглощения раствора кривая 3). Видно, что собственная фотопроводимость полимера увеличивается после адсорбции хлорофилла. Аналогичные результаты были получены для спектральной сенсибилизации фотоэдс. Знак фотоносителей для сенсибилизованной и собственной фотоэдс совпадал и был положительным. [c.235]

Акимов провел методом вибрирующего конденсатора измерения контактных потенциалов полупроводниковых слоев в вакууме до и после адсорбции на них различных красителей, сенсибилизующих фотопроводимость этих полупроводников. Результаты наблюдений приведены в табл. 2. В первой колонке даны величины термоэлектронной работы выхода F, т. е. положение уровня Ферми вниз от нулевого энергетического уровня. Значения ширины запрещенной зоны Е взяты по данным спектров поглощения полупроводников или по границе внутреннего фотоэффекта. Величины фотоэлектрической работы выхода ф и электронного сродства X (дно зоны проводимости) вычислены в предположении, что уровень [c.246]

Если фотон освободил электрон с внутренних оболочек атома, место этого электрона занимают электроны с внешних оболочек, испуская при этом излучение, называемое характеристическим и определяемое номерами орбит и номером химического элемента атома. Направление вылета фотоэлектронов при энергиях фотонов менее 0,5 МэВ перпендикулярно направлению движения фотона, а при увеличении энергии фотонов приближается к направлению излучения. Фотоэффект преобладает над другими видами взаимодействия при низкой энергии падающего излучения и при большом атомном номере вещества. Он характеризуется линейным коэффициентом фотоэлектрического поглощения р,ф (1/м), который уменьшается с повышением энергии кванта излучения и возрастает с увеличением атомного номера вещества. При определенных значениях энергии квантов (длины волны) падающего излучения происходят резкие изменения Цф, называемые скачками поглощения, соответствующие достижению энергетических уровней электронов один скачок — в К-серии, три — в Ь-серни, пять — в М-серии и т. д. Скачки поглощения имеют место, когда длина волны падающего кванта становится несколько меньше длины волны фотонов соответствующей серии. [c.294]

Рентгеновские и у-лучн теряют свою энергию в результате трех основных процессов фотоэлектрического поглощения (фотоэффект), комптоновского рассеяния (комптоновский эффект) и образования пар. Схематически эти процессы показаны на рис. 4. [c.15]

Фотоэффект наиболее вероятен для веществ с высокими (большими) атомньши номерами при низкой энергии фотонов. Электронный коэффициент поглощения изменяется от элемента к элементу почти пропорционально 2 , а для данного элемента быстро уменьшается с возрастанием энергии фотонов. Фотоэлектрическое поглощение заметно увеличится, если энергия фотона возрастет выше значения энергии связи электронов на /(-оболочке. Поэтому кривые изменения коэффициента поглощения для фотоэффекта в зависимости от энергии падающих фотонов имеют отчетливые изломы при соответствующих энергиях связи (см. далее, рис. 3.7). [c.49]

Фотоэлектрический эффект представляет основной процесс взаимодействия в ВЧСе-детекторе. При фотоэлектрическом эффекте падающий 7-квант выбивает из атома связанный электрон, называемый фотоэлектроном, и передает ему полную энергию за вычетом энергии связи электрона. Энергия связи обычно пренебрежимо мала по сравнению с энергией 7-излучения. Если кинетическая энергия фотоэлектрона полностью расходуется в процессе вторичной ионизации в чувствительном объеме детектора, тогда амплитуда полу-чешюго импульса соответствует первоначальной энергии 7-кванта. Сигналы, полученные таким путем от 7-излучения определенной энергии, проявляются в 7-спектре как узкие пики, называемые фотопиками. Однако следует сознавать, что в образование этих пиков фотоэлектрический эффект вносит основной, но не исключительный, вклад. Действительно, более сложные процессы, включающие эффект Комптона и образование пар, могут приводить к общему поглощению 7-излучения в детекторе, образуя импульсы, идентичные импульсам фотоэффекта. Следовательно, более правильным названием этого пика является пик полной энергии. [c.109]

В фотометрическом анализе часто применяются фотоэлементы, основанные на фотоэффекте в запирающем слое (так называемые вентильные фотоэлементы). В 1888 г. А. Г. Столетов установил пря мую пропорциональность между силой фототока и количеством фотонов, поглощенных катодом, т. е. фотоэлектрический ток прямо пропорционален падающему лучистому потоку. В том же году Гальвакс обнаружил способность металлических тел терять отрицательный электрический заряд под влиянием света, т. е. обнаружил внешний фотоэлектрический эффект. [c.194]

Первые попытки применения квантово-механической теории энергетического состояния электронов в диэлектриках и полупроводниках к интерпретации фотохимических и фотоэлектрических явлений в щелочно-галоидных кристаллах принадлежат П. С. Тар-таковскому [71]. На основе имевшихся в то время экспериментальных данных и общих соображений об энергетических уровнях в кристаллах Тартаковским впервые была построена схема энергетических уровней для ряда щелочно-галоидных соединений с учетом локальных электронных состояний различных центров окраски. Анализируя электронные переходы между различными уровнями энергии кристалла, можно было объяснить ряд оптических и фотоэлектрических свойств окрашенных кристаллов ще-лочно-галоидных соединений с единой точки зрения. Однако в отличие от полупроводников, для которых свет в области их фундаментального поглощения является фотоэлектрически активным, в щелочно-галоидных кристаллах не наблюдается внутреннего фотоэффекта под действием света в области первой полосы собственного поглощения. По этой причине попытки применения зонной теории к толкованию всей совокупности явлений, связанных с собственным поглощением, фотопроводимостью и люминесценцией щелочно-галоидных кристаллов наталкивались на существенные затруднения. Некоторые фундаментальные экспериментальные факты относительно свойств окрашенных щелочно-галоидных кристаллов не получили объяснения ни в энергетической схеме Тарта-ковского, ни в подобных более всеобъемлющих схемах, предлагавшихся позднее. В частности, оставалась совершенно непонятной сама возможность образования в кристалле столь устойчивой окраски под действием света или рентгеновых лучей, какая в действительности наблюдается у щелочно-галоидных кристаллов. В самом деле, при образовании в процессе фотохимического окрашивания свободных электронов, локализующихся затем на уровнях захвата, в верхней зоне заполненных уровней энергии должны образоваться свободные положительные дырки. Вследствие диффузии этих дырок в верхней зоне заполненных уровней вероятность их рекомбинации с электронами, локализованными в центрах окраски, должна быть достаточной, чтобы кристалл быстро обесцветился даже в темноте. Между тем, известно, что окраска кристалла весьма устойчива и сохраняется в темноте очень продолжительное время. Возможность локализации положительных дырок в предлагавшихся квантово-механических моделях не рассматривалась. [c.30]

В ряде работ изучались оптические и фотоэлектрические свойства слоистых кристаллов GaS и его аналогов— GaSe, GaTe и InSe [19—32]. Оптические и фотоэлектрические данные в области длинноволнового края основного поглощения дают возможность судить о характере структуры зон вблизи Eg. Краевое поглощение GaS изучено сравнительно подробно. Энергия активации Eg в области собственной проводимости для GaS составляет 2,3 эв [26], 2,53 эв [27] и 2,9 эб [25]. По расположению спектральных кривых фотоэффекта GaS Eg — 2,4 эв [28]. [c.40]

Исчезновение фотона в процессе фотоэлектрического, или истинного, поглощения происходит в результате фотоэффекта, когда энергия фотона затрачивается на ионизацию атома вырывание электрона с какого-либо уровня (назовем его -уров-нем) атома и сообщение электрону кинетической энергии. Появившаяся при этом вакансия заполняется электроном с более удаленной от ядра оболочки, и одновременно испускается характеристическое рентгеновское излучение (флуоресценция) или вторичные фотоэлектроны. Как уже отмечалось, выбивание элек трона происходит лишь в том случае, когда энергия падающего на образец фотона превосходит потенциал ионизации, т. е. энергию связи электрона на соответствующей электронной оболочке с ядром. Если энергия фотона больше энергии связи Ек, то она достаточна для вырывания электронов не только из /(-оболочки, но и из других оболочек, поскольку энергия связи Ек больше Еь, Ем и т. д., т. е. фотоэффект в этом случае может возникнуть в любой электронной оболочке. Однако наибольшую вероятность поглощения фотона имеют наиболее связанные электроны, т. е. электроны /С-оболочки. [c.12]

Пятым вытекающим из теории следствием является влияние освещения на адсорбционную способность и каталитическую активность полупроводника. Действительно, поглощение кристаллом фотоэлектрически активных частот (т. е. частот, вызывающих внутренний фотоэффект) приводит, вообще говоря, к изменению концентрации электронного и дырочного газа на поверхности кристалла и тем самым к изменению содержания на поверхности различных форм хемосорбции. Иначе говоря, величины х , для освещенного кристалла будут иметь иные значения, нежели для кристалла, находящегося в темноте. Тем самым раскрывается [c.136]

Существует три типа электрических светочувствительных устройств 1) фотоэлементы, которые основаны на внешнем фотоэлектрическом эффекте, или эмиссии электронов с облучаемой поверхности 2) фотосонротивления, основанные на внутреннем фотоэффекте, т. е. поглощении света твердым [c.629]

Окись цинка, окрашенная родамином Б, также обнаруживает дополнительную фотоэлектрическую чувствительность в максимуме спектра поглощения адсорбированного красителя. Хотя родамин Б в кристаллическом состоянии обладает небольшим собственным внутренним фотоэффектом, однако отсутствие фотоэффекта при его адсорбции на других телах, кроме ZnO и T1G1, указывает на то, что этот эффект не может быть приписан фотоэффекту коллоидных частиц красителя. [c.193]

На рис. 1 можно сравнить также спектральные кривые собственной фотоэлектрической чувствительности для порошка ZnO до окрашивания (1) и после окрашивания (2) того же образца. Приведенные на рис. 1 значения собственной фотоэдс, измеренные в одинаковых условиях, позволили оценить интегральную чувствительность фотоэффекта в области сенсибилизации после адсорбции хлорофилла, которая оказалась равной 25—50% от собственной чувствительности ZnO в равноэнергетическом спектре. Абсолютная величина фотоэдс в области сенсибилизации в красном максимуме составляет 10 в при уровнях освещения не более 10—20 лк. Обращает на себя внимание, что фотоэлектрически активен не только красный максимум поглощения, но и фиолетовый, что для фталоцианина магния не имеет места (см. дальше). Некоторый практический интерес представляют опыты по окрашиванию слоев ZnO двумя красителями — хлорофиллом и эритрозином, совместно поглощающими видимую радиацию в широком интервале спектра. В этих условиях, кроме полос фотоэффекта с максимумами 430 и 665 нм, обязанных адсорбированному хлорофиллу, появляется третий максимум при 540 нм, характерный для эритрозина [1]. [c.196]

Совокупность полученных данных выявляет специфическую роль каждого из металлов в фотоэлектрическом поведении микрокристаллов топких слоев и адсорбированных на ZnO молекул различных фталоцианинов. В частности, в слоях фталоцианина Zn и Сп, обладающих выраженной дырочной проводимостью, внедрение в кристалл электроноотрицательного кислорода благоприятствует фотоэффекту. Необходимость для наблюдения фотоэффекта обработки слоев фталоцианина Mg парами соединений, способных вступать в координационную связь, указывает на то, что атом Mg, по-видимому, создает довольно глубокие ловушки для электронов проводимости и необходима его блокировка аддендами. В микрокристаллах фталоцианина Mg на воздухе роль блокировочного адденда выполняют, по-видимому, молекулы воды, удаляемые при сублимации этого пигмента в вакууме. Инфракрасный максимум 800 нм, наблюдаемый у фталоцианина Mg, не может быть приписан агрегированной форме пигмента, так как он наблюдается и в молекулярно-дисперсном состоянии на ZnO. Максимум 800 нм также не может быть приписан частичному гидрированию или присоединению электрона к скелету фталоцианина Mg, так как восстановленная форма этого пигмента, как известно [9, 10], имеет максимумы поглощения, лежащие в более коротковолновом участке видимого спектра, чем основной максимум поглощения. Возможно, что мы имеем [c.296]

Рассмотрим сначала вопрос о величине энергии, требующейся для фотоионизации, т. е. отщепления электрона от полицикличе-ской органической молекулы, погруженной в среду диэлектрика или полупроводника. Внутренний фотоэффект примесных фотоэлектрически активных молекул в твердом органическом диэлектрике изучался при замораживании до низкой температуры их растворов в органических средах. Фотоэффект обнаруживался измерением не проводимости, а сопутствующих оптических явлений. Отщепление электронов ультрафиолетовым светом от примесных молекул вызывает в некоторых случаях появление окраски с характерным спектром поглощения молекулярного положительного иона [11]. В этих условиях наблюдается также весьма длительное послесвечение, обязанное замедленному процессу рекомбинации образовавшихся молекулярных ионов с электронами [12]. [c.319]