Рассеяние электронов атомами неупругое

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]

В процессе неупругого рассеяния электронов пучка рентгеновское излучение может возникать за счет двух совершенно различных процессов 1) торможения электрона пучка в кулоновском поле атома, состоящего из ядра и слабо связанных электронов, приводящего к возникновению непрерывного спектра рентгеновского излучения с энергией от нуля до энергии падающего электрона, как показано на рис. 3.32 это излучение называется непрерывным, или тормозным рентгеновским излучением 2) взаимодействия электрона пучка с электронами внутренних оболочек, которое может привести к выбиванию связанного электрона, покидающего атом в возбужденном состоянии с вакансиями на электронной оболочке (рис. 3.33). При возвращении атомов в стационарное состояние происходит электронный переход с внешних оболочек для заполнения этой вакансии. При переходе происходит изменение энергии и высвободившаяся энергия атома может проявиться либо в форме испускания рентгеновского кванта, либо в форме испускания (оже) электрона. Так как энергия испускаемого рентгеновского кванта определяется разностью энергии между четко определенными атомными уровнями, это излучение называется характеристическим рентгеновским излучением. [c.66]

Если рассеянный электрон только изменил направление движения и не изменил своей кинетической энергии (при этом, естественно, и атом также сохранил состояние до рассеяния), то процесс рассеяния произошел упруго (упругое рассеяние). Неупругое рассеяние возникает при изменении энергии как рассеянного электрона, так и рассеивающего атома. При рассеянии пучка электронов на атомах имеются оба вида рассеяния. Однако наиболее важной составляющей для структурных исследований является упругое рассеяние электронов, которое обеспечивает постоянство длины волны рассеиваемых электронов. Неупругое рассеяние электронов имеет меньший вклад при используемых высоких ускоряющих напряжениях 40... 60 кВ. [c.124]

Поток движущихся электронов (р-излучение) проникает в вещество на значительно меньшее расстояние, чем рентгеновское и Л -излучение, и быстро поглощается веществом. Взаимодействие Р-излучения с веществом происходит путем упругого и неупругого рассеяния, торможения электронов в электрическом поле атомов. Упругое рассеяние имеет место, когда электроны взаимодействуют с атомами или с электронами их оболочек, и состоит в изменении направления движения электрона без изменения общей энергии столкнувшихся частиц. Отклонение электронов от начального направления движения возможно на любой угол, но с большей вероятностью электроны отклоняются на малые углы (подобно кривым рис. 7.9 при Кэ>0,3). Упругое рассеяние тем больше, чем больше атомный номер вещества. При неупругом рассеянии, происходящем, в основном, при взаимодействии р-частиц с орбитальными электронами атома, часть энергии р-частиц передается орбитальному электрону, который возбуждается и иногда покидает атом В результате неупругого рассеяния появляется ионизация вещества и испускание возбужденными атомами характеристического излучения. Потери энергии движущихся электронов с постепенным снижением их скорости до тех пор, пока их энергия не достигнет теплового уровня. Минимум потерь наблюдается для р-частиц с энергией примерно 1 МэВ. Кроме того, пролетая мимо атомного ядра вещества, дви- [c.297]

Линии оже-спектра накладываются на широкий фоновый спектр, вызываемый неупругим рассеянием как первичных возбуждающих, так и вторичных электронов. Аналитический предел обнаружения метода зависит от типа металлического образца и природы исследуемого атома. Однако система, основанная на сеточном анализаторе, обнаруживает атомы с поверхностной концентрацией вплоть до 10 8 ат/м . Более совершенные типы анализаторов и детекторов позволяют улучшить этот предел, по-видимому, в 100 раз. [c.422]

Рассеяние электронов на атомах или молекулярных системах можно разделить на потенциальное и резонансное рассеяние. Эффективное сечение потенциального рассеяния плавно зависит от энергии электронов и наблюдается во всей возможной области энергии рассеиваемых частиц. Резонансное рассеяние происходит в определенных узких областях энергии электронов, зависимость сечения рассеяния от энергии электронов имеет вид более или менее узких пиков (резонансов), располагающихся на фоне потенциального рассеяния. При потенциальном рассеянии в области эффективного действия рассеивающего потенциала электрон проводит время, равное времени его свободного пролета этой области. Резонансное состояние системы молекула (атом)—электрон предполагает задержку электрона у рассеивающего центра по сравнению с временем свободного пролета. Каждому резонансу соответствует образование отрицательного иона мишени в квазистацио-нарном состоянии или временноживущего относительно выброса электрона отрицательного иона. При этом такой ион может быть (но не обязательно должен быть) нестабильным относительно диссоциации по одному или нескольким направлениям (каналам) диссоциации с образованием фрагментарных отрицательных ионов. Образование в квазистационарном состоянии молекулярных отрицательных ионов и их дальнейший распад на осколочные отрицательные ионы и нейтральные осколки называется диссоциативным захватом электронов. Таким образом, резонансное рассеяние электронов молекулами можно представить состоящим из двух этапов — захвата электрона молекулярной системой (приготовление нестабильного относительно выброса электрона квази-стационарного состояния молекулярного отрицательного иона) и распада временноживущего иона по возможным каналам распада — каналу упругого рассеяния (входному каналу), неупругого рассеяния (когда выбрасываемый резонансной системой электрон затратил часть своей энергии на возбуждение молекулы) и каналу диссоциативного захвата электрона [c.6]

НИИ кинетич. энергия относит, движения частиц остается постоянной, но меняется направление их движения, т. е. поток И.И. рассеивается при неупругих процессах кинетич. энергия И.И. мсходуется на ионизацию и возбуждение частиц среды. Для потока электронов характерны упругое рассеяние иа ядрах атомов среды и неупругие процессы-ионизация и возбуждение атомов и молекул при взаимод. с их электронньини оболочками (ионизационные потери) и генерация тормозного излучения при взаимод. с атомными ядрами (радиационные потери). Если энергия электронов не превышает 10 МэВ, во всех средах преобладают иоиизац. потери. Для потока ускоренных иоиов ионизац. потери доминируют при всех энергиях. Энергия, передаваемая заряженной частицей данному в-ву на единице длины ее пути, наз. тормозной способностью в-ва = dE dl ( -энергия, теряемая частицей при прохождении элементарного пути dl). Значение снижается с увеличением энергии заряженных частиц и растет с повышением ат. номера элемента, из к-рого состоит в-во среды. Глубина проникновения заряженных частиц в в-во характеризуется пробегом Л в воде ддя ионов Не с энергией 5,3 МэВ Д составляет 39 мкм, для электронов с энергией 5 МэВ-2,5 см. [c.254]

Для фотонного И.И. имеют место упругое рассеяние (классич. рассеяЕше) и неупругие процессы, основные из к-рых - фотоэффект, эффект Комптона и образование пар электрон-позитрон. При фотоэффекте фотон поглощается атомом среды с испусканием электрона, причем энергия фотона за вычетом энергии связи электрона в атоме передается освобожденному электрону. Вероятность фотоэффекта с /С-оболочки атома пропорциональна 2 (2-ат, номер элемента) и быстро убывает с ростом энергии фотона (кривая 1 на рис. 1). В случае эффекта Комптона происходит рассеяние фотона на одном из атомных электронов при этом уменьшается энергия фотона, изменяется направление его движения и происходит ионизация атомов среды. Вероятность комптоиовского рассеяния пропорциональна г и зависит от энергии фотонов (кривые 2 и 3 на рис. 1). При энергии фотона выше 1,022 МэВ вблизи ядра становится возможным образование пар электрон-позитрон. Вероятность этого процесса пропорциональна 2 и увеличивается с ростом энергии фотона (кривая 4 иа рис. 1). При энергии фотона до 0,1 МэВ преобладает классич. рассеяние и фотоэффект, при энергии от 0,1 до 10 МэВ-эффект Комптона, при энергии выше 20 МэВ-образование пар. [c.254]

Прежде чем переходить к конкретному осуществлению намеченной здесь программы, сделаем еще ряд замечаний относительно используемых волновых функций. Здесь и в дальнейшем мы будем говорить для простоты о рассеянии на атоме, хотя в действительности все рассуждения в равной мере относятся как к нейтральным атомам, так и к ионам (если изменить должным образом асимптотику радиальных функций). Мы будем почти исключительно рассматривать только такие неупругие процессы, в которых изменяются конфигурационные квантовые числа (я/) не более чем одного электрона, который в дальнейшем называется оптическим. Предполагается, что этим электроном является один из электронов внешней оболочки атома. Как обычно, атом без оптического электрона будет называться исходным ионом. [c.586]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология