Потенциал возбуждения метастабильных состояний

В аргоновом ионизационном детекторе использован процесс ионизации органических молекул путем соударений с метастабильными или возбужденными атомами аргона. Радиоактивный источник, обычно р-излучатель, монтируется в камере детектора. р-Излучение большой энергии ионизирует газ-носитель аргон, проходящий через детектор. Электроны, возникающие в результате ионизации при наличии высокого градиента напряжения (600—1200 в), ускоряются и приобретают энергию, достаточную для возбуждения атомов аргона до их метастабильного состояния без значительного образования дополнительного количества ионов аргона. Концентрация метастабильных атомов в детекторе есть функция приложенного напряжения. Метастабильные атомы аргона в свою очередь способны отдавать энергию в присутствии любых молекул, обладающих более низкими потенциалами ионизации, чем энергия метастабильных атомов (11,6 эв). Большинство органических веществ имеет потенциал ионизации ниже 11,6 эв, тогда как для неорганических и редких газов ионизационные потенциалы выше этой величины. [c.52]

При столкновениях атомов инертных газов, находящихся в возбужденном метастабильном состоянии, с другими атомами сначала образуются квазимолекулы, как бывает при тушащих ударах второго рода [253]. При этом облегчается передача энергии возбуждения другому атому вероятность такого процесса увеличивается с уменьшением разницы энергетических уровней соударяющихся частиц. Однако возможна ионизация атома, находящегося в основном состоянии, когда его потенциал ионизации значительно меньше энергии возбужденного метаста--бильного атома (эффект Пеннинга) по схеме А + В - А + (В) +е-. [c.81]

Если аргон или любой другой из инертных газов поглощают ионизирующую радиацию, атомы газа возбуждаются до метастабильного состояния, имеющего относительно долгую продолжительность. В чистом газе эти метастабильные атомы переходят в нормальное основное состояние, испуская радиацию. В присутствии небольших следов других газов метастабильные атомы аргона могут передавать свою энергию при столкновении. Так как ионизационные потенциалы большинства органических соединений ниже, чем потенциал возбуждения аргона, эти молекулы легко ионизируются. [c.281]

Для этого значение потенциала ионизации молекул второго компонента должно быть ниже энергии возбуждения (чаще всего наинизшего уровня) молекул первого. Известны случаи передачи энергии возбуждения с более высоких уровней. Так, например, наблюдается возрастание ионизации при добавлении метана (потенциал ионизации выше 11,5 эв) к аргону, у которого метастабильный уровень возбуждения соответствует энергии 11,5 эв [В63, М51]. Однако наибольшее число ионизаций осуществляется в том случае, когда. имеет место передача энергии от молекул, находящихся в состоянии возбуждения наинизшего уровня [М51, М76] . [c.27]

Галогенные счетчики обычно работают на смеси неона (потенциал ионизации равен 21,5 В, потенциал возбуждения метастабильного состояния 16,6 В) и паров брома (потенциал ионизации 12,8 В). Разность потен-щ1алов межд> катодом и анодом выбирают таким образом, чтобы вблизи нити напряженность электрического поля оказывалась достаточной для возбуждения атомов неона, но недостаточной для его ионизации. Возбужденные атомы неона испытывают большое число соударений, в том числе и с молекулами брома, ионизируя последние. Образовавшийся свободный электрон в свою очередь на пути к нити возбуждает атомы неона с последующей ионизацией молекул брома. [c.84]

Допустим, что при столкновениях в чистом неоне электроны обладают скоростями, большими /уст—потенциала возбуждения метастабильного состояния основного газа, но меньшимп, чем его понизационный потенциал. Подсчёт показывает, что вероятность столкновения метастабильного атома с новым электропо.л1 слишком мала, чтобы благодаря таким столкновениям произошла заметная ионизация газа. Но если в том же газе есть атомы примеси, ионизационный потенциал которых ниже, чем /мет основного газа, то прн столкновениях метастабильных атомов с атомами примеси может произойти соударение второго рода. Метастабильный атом передаст свою энергию возбуждения атому примеси и таким путём ионизует его. В то же время вероятность ионизации атомов или молекул примеси путём непосредственного их соударения с электронами во много раз меньше по сравнению с числом соударений частиц примеси с метастабильными атомами основного газа. [c.441]

Определение малых количеств галогенуглеро-дов и галогенуглеводородов — трудная задача. Большинство высокочувствительных ионизационных детекторов не могут быть использованы для этой цели. Пламенно-ионизационный детектор не чувствителен или малочувствителен ко многим галогенуглеродам и галогенуглеводородам. Аргоновый ионизационный детектор также не пригоден, поскольку потенциал ионизации этих соединений близок или выше 11,6 эв — потенциала возбуждения метастабильного состояния аргона. При использовании гелиевого варианта данного детектора требуется тшательная очистка гелия от кислорода, азота, водорода и углеводородов, присутствующих в балонном гелии и снижающих чувствительность детектора. [c.61]

Добавки посторонних газов, столкновения с которыми более эффективно тушат электронное возбуждение (см. табл. 5.11), приводят к уменьшению концентраций метастабильных атомов, а нри ступенчатом возбуждении более высоких уровней — кон-центрациивозбужденныхатомовинаних. При этом, если потенциал ионизации добавки выше потенциала возбуждения метастабильных атомов инертного газа, наблюдается лишь возбуждение молекул примеси. Например, возбуждение состояния С Пц, 5 П молекулы азота в аргоне [146, 179—181]. [c.153]

Самое широкое применение нашел метод анализа с использованием в качестве источников излученир радиоактивных препаратов, под влиянием которых молекулы газа-носителя, т. е. газа, составляющего основную часть газовой смеси, ионизируются или возбуждаются до метастабильцого состояния. В случае ионизации молекул газа-носителя в ионизационной камере (Датчик) при определенном значении потенциала протекает постоянный ионный ток порядка 10" —10" А при переходе же молекул в метастабильное состояние наблюдается лишь небольшой фоновый ток пopядкial 10- А. Молекулы анализируемого компонента, поступающего в датчик, вызывают увеличение или уменьшение ионного тока, в результате рекомбинации, перезарядки, изменения подвижности ионов и т. д. Ионный ток появляется также вследствие ионизации молекул исследуемого компонента путем передачи им энергии от возбужденных молекул газа-носителя. Величина ионнОго тока в ионизационной камере, через которую просасывается определяемая газовая смесь, пропорциональна концентрации анализируемого компонента. [c.117]

Рассмотрение процесса возбуждения в атмосфере моноатом-ного газа указывает на очевидную роль метастабильных уровней газа и возбуждаемых элементов [280—282]. Существенно,, что при этом возможно достижение более высоких энергетических уровней, чем в атмосфере воздуха, и появление в спектре линий с более высокими потенциалами возбуждения. Установлено, что резко усиливается интенсивность линий элементов, потенциал возбуждения которых находится около 11,0—11,5 эВ, т. е. вблизи метастабильного терма аргона (11,57 эВ) [280]. Резкое усиление линий Сё 214,44 и 226,5 нм также вызывается передачей энергии атому кадмия от атомов инертных газов, находящихся в метастабильном состоянии [281, 282]. [c.81]

В случае применения гелия передача энергии возбуждения от его метастабильных возбужденных атомов (18,29 и 18,9 эВ) происходит только к атомам серебра (17,8 и 17,4 эВ) и свинца (16,9 эВ). В плазме дугового и искрового разрядов наблюдается эффективная передача энергии от возбужденных атомов аргона или гелия, находящихся в метастабильном состоянии, атомам элементов, потенциал возбуждения которых находится в области 12 эВ (аргон) или 17—18 эВ (гелий). Вероятность передачи энергии возбуждения увеличивается при умеиьщении разницы энергетических уровней соударяющихся частиц Ь.Е, и в частности при энергетической щели около А =1 эВ. [c.91]

Неупругие соударения второго рода происходят при встрече с возбуждёнными частицами газа не только электронов, но и других частиц. Существование неупругих соударений второго рода, приводящих к увеличению скорости свободных э.тгектронов в газе, наглядно доказано опытами советских физиков А. Лей-пунского и Г. Латышева. Схема этих опытов аналогична схеме опытов Франка и Герца (см. рис. 30). Опыт проводился в парах ртути. Между катодом и первой сеткой j накладывалось напряжение и l, меньшее, чем первый потенциал возбуждения ртути. Электроны испытывали лишь упругие столкновения. Между второй сеткой a и пластинкой Р накладывалось задерживающее напряжение, несколько большее, чем U x поэтому пластинка Р находилась при потенциале более низком, чем потенциалы катода, так что ни один электрон не попадал на неё. При освещении ртутных паров между сетками и излучением ртутной дуги возбуждались метастабильные состояния атомов ртути, обладающие энергией 4,7 эл. в. В результате столкновений метастабильных атомов ртути с электронами происходили соударения второго рода. Поэтому для того чтобы электроны не попадали на пластинку Р и прибор в цепи этой пластинки не показывал тока, приходилось задавать между сеткой и пластинкой Р задерживающий потенциал, превышающий по абсолютной величине потенциал, ускоряющий электроны между катодом и сеткой не менее чем на 4,7 в. [c.109]

Допустим, что нри соударениях с атомами чистого инертного газа электроны обладают энергиями, большими, чем энергия возбуждения мстастабильного состояния основного газа еС/ мет. но меньшими, чем энергия ионизации этого газа, и давление г аза подобрано так, что вероятность столкновения метастабильного атома с новым электроном слишком мала, чтобы благодаря таким столкновениям произошла заметная ионизация газа. Но если в том же газе есть частицы примеси, ионизационный потенциал которых ниже, чем 6 мет основного газа, то прп встрече метастабильных атомов с частицами примеси могут произойти соз да-рения второго рода. Метастабильный атом передаёт свою энергию позбуждепия частице примеси и таким путём ионизует её. В то же время вероятность ионизации атомов и,пи молекул примеси путём непосредственного пх соударения с электронами во много раз меньше вероятности соударений частиц примеси с метастабиль-ными атомами основного газа, так как число соударений атомои примеси с электронами много меньше, чем чис,яо встреч этих атомов с метастабильными атомами газа. [c.252]

Теоретически вопрос об изменении потенциала зажигания инертного газа при наличии тех или иных примесей разработан С. К. Моралёвым. Он сводит изменение 11з к соответствующему изменению а. Двухатомные газы повышают а вследствие потери энергии электроном при столкновениях с молекулами двухатомной примеси и возбуждения вращательных и колебательных уровней энергии этих молекул. При наличии третьего газа, понижающего 7з путём соударений второго рода, роль двухатомного газа сводится к уничтожению метастабильных состояний основного газа тем же путём. [c.253]

Работа этого детектора основана на способности атомов благородных газов возбуждаться до метастабильного состояния, в котором они остаются до столкновения с атомами или молекулами, имеющими более низкие потенциалы ионизации, чем потенциал возбуждения благородного газа. Поскольку потенциал возбуждения аргона равен 11,6 эв, он будет ионизировать большинство органических соединений (за исключением углеводородов с одним и двумя атомами углерода), но не будет ионизировать такие неорганические газы, как кислород, азот, двуокись углерода, ибо их потенциалы ионизации слишком высоки. Практически аргоновый детектор реагирует также на присутствие метана и водорода, и цоэтому его применяли для анализа этих веществ [48] . В этом случае, однако, необходимы большие пробы и все преимущества детектора не используются. При использовании метастабильного гелия детектор реагирует на следовые количества всех веществ, кроме неона [10]. Однако гелий должен быть очень чистым, причем детектор теряет селективность сигнала, что часто может представлять преимущество (см. гл. 2, разд. Д, 1П). [c.61]

Модель Р.4 описывает ионизующие столкновения с возбужденными атомами в метастабильном состоянии (ионизация Пенниига). При этом используется представление о захвате частиц при столкновениях, что справедливо лишь при невысоких энергиях столкновений, а в общем случае получается только оценка скорости процесса. Для применения модели Р,4, как и модели Р.З, необходимы сведения о константе ван-дер-ваальсова взаимодействия. Описание ионизации Пеннинга при больших энергиях требует знания потенциала взаимодействия нормального и нестабильного атома, что представляет часто большие затруднения. В [4,6,7] рассматривается решение этой задачи в рамках модели автоионизации квазимолекулы, образующейся при столкновении атомов. Результаты экспериментальных исследований ионизации Пеннинга приведены в [4.8]. [c.287]

Интересный случай наблюдался у молекулы НгЗ. Если эти молекулы бомбардировать электронами, та при ускоряющем напряжении выше потенциала ионизации (10,47 эВ) образуются нормальные ионы При энергиях выше 13,1 эВ возникают ионы 8 , часть которых дает пики не с обычной массой (т = 32), ас кажущейся массой (т 30,1). На основании этого можно за1 лючить, что ионы 5+ ускорялись в виде ионов Н25 , которые затем самопроизвольно распадались (предиссоциировали) на 5 +Н2 [30]. Состояние, вызывающее предиссоциацию, является квартетным (ибо основное состояние иона 5+ относится к типу 5, а основное состояние молекулы Нг— к типу тогда как состояние, возникающее при ионизации молекул НзЗ, может быть толькр дублетным. Из-за нарушения правила отбора для спина (А5 = 0) предиссоциация совершается весьма медленно, так что распад происходит лишь после ускорения ионов НзЗ . В тожевремя причина метастабильности возбужденного иона НзЗ (до предиссоциации) должна заключаться в том, что возбуждение носит только колебательный характер,-а излучение в инфракрасной области (если оно вообще разрешено) происходит достаточно медленно (за время порядка 10 с), так что предиссоциация успевает произойти. [c.188]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология