Ионизация обычных газов, вероятност

На схеме не показаны стеклянный колпак и система, обеспечивающая создание сверхвысокого вакуума. Газовая смесь содержит высокой чистоты аргон (парциальное давление 10 мм рт. ст.) и N2 (10 мм рт. ст.). Газ ионизируется электронами, испускаемыми катодом, при разности потенциалов между катодом и анодом примерно 40 В. Чтобы увеличить вероятность ионизации, параллельно центральной оси обычно накладывается магнитное поле. Когда разряд установится, на мишень — распыляемый материал — подается большой отрицательный потенциал. Ионы газа, ускоренные к мишени, выбивают из нее свободные нейтральные атомы. Атомам мишени передается импульс, достаточный для движения их к подложке. При изменении потенциалов двух мишеней, показанных на рисунке, меняется атомное соотношение металлов в осаждаемом на подложку нитриде. [c.27]

Учитывая приведенные выше общие рассуждения, рассмотрим две модели передачи электронной энергии 1) первая из них соответствует параллельному расположению кривых потенциальной энергии для нее характерно резкое уменьшение вероятности обмена энергией с увеличением АЕ вследствие уменьшения перекрывания поступательных волновых функций вблизи классической точки поворота. Вероятность колебательных переходов зависит от колебательных матричных элементов (разд. 4.2), так как колебательная составляющая в сущности та же, что и при V—Т-переходе. Энергия, передаваемая в процессе такого типа, обычно много меньше 1 эВ. 2) Вторая модель включает процесс, в котором передача энергии осуществляется из-за сближения или пересечения поверхностей потенциальной энергии (см. рис. 4.2 и соответствующий раздел этой главы). Вероятность дезактивации атомов с большим запасом электронной энергии, например Hg(6Ф) и Ыа(32Р), в грубом приближении коррелирует с потенциалом ионизации тушащего газа >, поэтому следует предположить образование переходного комплекса в процессе передачи энергии. Сильное притяжение между возбужденным атомом и молекулой тушащего газа аналогично сближению поверхностей потенциальной энергии. При образовании химических комплексов оптические правила отбора для колебательных переходов совершенно неприменимы. В процессе [c.278]

Обычная ионизационная камера работает при разности потенциалов V, соответствующих току насыщения /нас- В этих условиях ионный ток пропорционален интенсивности ионизации. Область разности потенциалов, соответствующая току насыщения, зависит от геометрической формы и расположения электродов, от химической природы газа, его давления, от интенсивности ионизирующего источника (вероятность рекомбинации пропорциональна квадрату числа ионов) и т. д. Для камеры, наполненной воздухом, эта область разности потенциалов практически [c.63]

Возможно также, что энергетические условия образования первичной пары ионов в конденсированных фазах отличаются от найденных в газовой фазе. Удельная ионизация здесь, естественно, значительно выше, и как IV, так и потенциал ионизации могут изменяться. При отсутствии определенных данных по этому вопросу часто переносят данные для газовых реакций на реакции в конденсированных системах. В частности, обычно принимают, что для всех реакций в конденсированной фазе, как и в случае воздуха. IV 32,5 эв. Поэтому для жидкости, обладающей плотностью 1, принимается, что 1 р отвечает образованию 2,1 10 /1,3 10 т. е. 1,8 10 2 ар ионов в 1 см (см. на стр. 48, табл. 3). Это значение не отличается, конечно, точностью, однако нет оснований ожидать большого отличия от. истинного значения. Представляется также вполне вероятным [10], что отношение энергии, расходуемой на ионизацию, к энергии, затрачиваемой на возбуждения, имеет то же значение, которое существует для газов, если, конечно, предположить, что значения потенциалов ионизации и Ш не из.меняются. [c.56]

Представляет большой интерес, особенно для фотохимии, исследование колебательного возбуждения, сопровождающего потерю электронной энергии из-за изменения орбитального углового момента или главного квантового числа атома. Такие сильно возбужденные частицы обычно очень эффективно дезактивируются многоатомными газами, а величина поперечного сечения тушения показывает некоторую приближенную зависимость (особенно для представителей гомологического ряда) от поляризуемости и потенциала ионизации. Высокая вероятность обмена энергией обусловлена образованием химических комплексов и связанным с этим пересечением поверхностей потенциальной энергии. [c.293]

Галогенные счетчики заполняются обычно неоном с небольшой добавкой аргона и одного из галогенов хлора или брома (до 5%). Хорошие гасящие свойства двухатомных добавок галогенов можно объяснить более низким, чем у инертных газов, потенциалом ионизации. Низкое напряжение на электродах уменьшает вероятность выбивания электронов с катода положительными ионами. Вместе с тем низкое напряжение способствует также более медленному и спокойному развитию активной стадии разряда. Галогенные счетчики хорошо работают в схемах совпадений, измерительной, дозиметрической, сигнальной и полевой аппаратуре. Недостатком этого типа счетчиков является длительное время развития разряда с момента попадания ионизирующей частицы. Это время на два порядка больше, чем у высоковольтных счетчиков. [c.11]

Определение трудновозбудимых элементов. Высокие потенциалы возбуждения спектральных линий этих элементов делают практически невозможным использование дуги для их анализа. Даже в таких высокотемпературных источниках, как конденсированная искра, относительные пределы их обнаружения в растворах не превышают обычно сотых долей процента. Применение ПК позволяет создать условия, при которых в разряде отсутствуют большие количества элементов с относительно низкими потенциалами ионизации, а высокие энергии атомов и ионов инертных газов обеспечивают возбуждение интенсивных спектров трудновозбудимых элементов. Благодаря этому в ПК достигают значительно более низких пределов их обнаружения. В качестве газа-носителя разряда применяют обычно Не, более высокая энергия ионизации которого обеспечивает наибольшую вероятность возбуждения атомов трудновозбудимых элементов пределы их обнаружения в атмосфере Не на два-три порядка ниже, чем в Не или Аг [69]. Об одном из примеров определения в ПК трудновозбудимых элементов — сверхстехиометрических избытков Аз, 5е, 5 — уже говорилось выше. [c.198]

На этом основании потенциал появления осколочных ионов, так же как и потенциал появления молекулярных ионов, определяемых этим методом, может рассматриваться, как верхний предел адиабатической или истинной величины. Ионизационные кривые, выражающие количество образующихся ионов как функцию энергии бомбардирующих электронов, были получены для различных типов ионов [1193, 1322, 1548, 2042]. На рис. 178 и 179 представлены ионизационные кривые для ртути с анализом по массам образующихся продуктов, а также без него. Они были получены Блэкни [220]. На кривой для Hg наблюдается максимум, соответствующий примерно 50 эв, и последующее постепенное падение интенсивности ионного тока примерно на 40% от максимальной величины при 400 эв. Кривые для соответствующих многозарядных ионов характеризуются максимумами при постепенно повышающихся значениях энергии электронов. Форма кривой на рис. 179 типична для больших молекул органических соединений. В этих случаях преимущественно образуются не молекулярные, а осколочные ионы. Доля многозарядных ионов меньше, чем для одноатомных газов, что отражает возрастающую вероятность диссоциации при высоких энергиях электронов. Наибольшая эффективность ионизации обычно наблюдается в области 50—100 эв [1987] на этом основании энергии такого порядка используются при химическом анализе. [c.475]

Вероятность процесса ионизации количественно обычно выражается величиной сечения ионизации, принятой при описании столкновения любых частиц. Этот термин обозначает эффективную площадь поперечного сечения молекулы, в к-рую должен попасть электрон, чтобы процесс ионизации произошел. Для процессов ионизации электронами с энергией 100—300 эв сечение ионизации имеет величины в пределах 10 в—Ю 1 см и обычно пропорционально геометрич. размерам молекул. Зная сечение ионизации а, можно рассчитать количество ионов образующихся в слое газа толщиной d в результате прохождения через него электронов [c.158]

Вероятность ионизации не зависит от плотности газа. Определение вероятности ионизации и возбуждения, как и других элементарных процессов, имеет важное значение. Существуют экспериментальные методы объективной оценки вероятности этих процессов, протекающих при неупругих соударениях. Вероятность обычно выражается эффективным поперечным сечением процесса р]. Не менее важным является определение функции ионизации или возбуждения, т. е. зависимости вероятности ионизации или возбуждения от скорости ударяющего электрона. Исследованием этих вопросов занимался целый ряд авторов как в отношении ионизации [ - ], так и возбуждения [ю-21] ударом электронов. [c.15]

Плотность тока автоионизации у поверхности определяется притоком частиц газа и вероятностью их туннельной ионизации. Ионный проектор обычно работает вдали от насыщения ионного тока, который имеет место при полной ионизации всех частиц в зоне сильного поля. [c.152]

Значения вероятности ионизации о для большинства обычных газов лежат в пределах 1 — 10 см мм рт.ст. (см. рис. 101). Величины электронного тока и длины пробега электронов в реальных АОГ меняются в интервалах, соответственно, от 0,1 до 1 мА и от 1 до 2 см. Таким образом, по порядку величины ионный ток, генерируемый в АОГ, варьируется в пределах Ю р 10- р [А]. Вследствие того, что в большей части приборов эмиссионный ток все же меньше 1 мА, а также из-за потерь при прохождении через анализатор ток ионов, достигающий коллектора, обычно ближе по величине к р [А]. Следовательно, для детектирования парциального давления газа в 10 мм рт. ст. коллектор и регистрирующие системы должны чувствовать ток ионов порядка 10 А, что эквивалентно приблизительно 6000 иоиам/с. Электрометры и усилители с такой чувствительностью уже выпускаются. При использовании в схеме детектора электронного умножителя нижний предел измеряемых давлений может быть еще уменьшен. С его помощью удается регистрировать токи до 10 А, что соответствует давлениям порядка 10 мм рт. ст. Дальнейшее расширение рабочего диапазона в сторону меньших давлений зависит от увеличения эффективности ионного источника / /р. Это удалось достигнуть в квадрупольном масс-спектрометре, в котором для регистрации давлений вплоть до 10 мм рт. ст. используется эмиссионный ток в 10 мА. [c.332]

В физической аэродинамике большое внимание уделяется исследованиям неравновесных процессов в течениях газа и плазмы, что связано с задачами авиационной и космической техники, физики высокотемпературной плазмы и т. д. В историческом аспекте для задач газовой динамики наряду с определением макроскопических параметров течения характерным является переход ко все более детальному учету микрохарактеристик потока на молекулярном, атомном и даже ядерном уровнях. Так, для решения задач обтекания при сравнительно небольших температурах достаточно информации о распределении макроскопических величин плотности р, давления р, скорости V и т. д. в поле течения, так что описание всех явлений может быть получено с помош,ью обычных уравнений Навье —Стокса. При переходе к более высоким температурам, например в задачах расчета структуры ударных волн, теплопередачи к поверхностям обтекаемых тел, течений в соплах двигателей и аэродинамических установках и т. д., необходимо учитывать явления, связанные с конечностью скоростей протекания физико-химических процессов возбуждение колебательных степеней свободы молекул, диссоциацию, ионизацию и т. д. Это, в свою очередь, требует детальной информации о микроструктуре течения вероятностях и сечениях элементарных процессов, кинетике физико-химических реакций и т. д. Относящийся сюда класс релаксационных явлений, характеризуемый химической и температурной неравновесностью, исследован в настоящее время достаточно подробно [39]. [c.122]

Для получения положительных ионов не всегда необходимо испарять твердый слой с поверхности металлического носителя. Когда молекулы газа сталкиваются с раскаленной нитью, то имеется такая же вероятность эмиссии положительных ионов. Источник с поверхностной ионизацией, состоящий из раскаленной проволоки, окруженной парами калия, был использован Муном и Олифантом [1439] для получения ионов калия. Описано интересное развитие этого вида источника [771, 777, 1006, 1033, 2144]. Образец наносят на металлическую нить обычным способом, и эту нить нагревают для испарения образца с достаточной скоростью. Вторую, более раскаленную нить, расположенную поблизости, используют для ионизации паров. Этот метод обладает тем преимуществом, что в нем скорость испарения не зависит от температуры, необходимой для разложения молекул образца такой образец, как хлорид цезия, может испаряться при очень низкой температуре. Если для исследования веществ с высоким потенциалом ионизации необходима высокая температура нити, то это может быть достигнуто путем применения ионизирующей нити без дополнительной затраты образца, неизбежной при высокой температуре одно-нитного источника, причем не будет необходимости иметь образец в виде тугоплавкого материала. [c.125]

Работа источника начинается с ионизации ЭЦР-разрядом специально напускаемого инертного газа. Затем в зависимости от величины коэффициента распыления подача инертного газа либо прекращается, либо уменьшается. В некоторых случаях вместо инертного газа можно использовать пары другого, легко испаряемого металла, полученные вблизи распыляемой пластины. Электронный компонент образующейся плазмы находится в комбинированной ловушке между магнитной пробкой и отрицательно заряженной пластиной. Поток плазмы в установку, который начинает формироваться за счёт ухода электронов в конус потерь, в стационарном состоянии является амби-полярным процессом. Принято считать, что вдоль магнитного поля плазма распространяется с ионно-звуковой скоростью л/Те/М . Достигнута величина плотности эквивалентного ионного тока в потоке плазмы порядка 10 мА/см . СВЧ-разряд был применён и для ионизации паров кальция, полученных обычным испарением [9]. Вероятно, что при таком варианте работы источника температура ионов оказывается низкой ( 1 эВ) в ЭЦР-разряде быстро нагреваются электроны, ионы же приобретают энергию только за счёт электрон-ионных соударений. Сделана попытка ответить на этот вопрос с помощью лазерной спектроскопии [26]. Пока известен только результат измерений в разреженной бариевой плазме — температура ионов при Пг = = 1,5 10 см составила 0,5 эВ. [c.316]

Химическая ионизация (ХИ). В этом методе [2] образец до облучения пучком электронов разбавляют большим избытком (порядка 10 1) газа- реагента . Вероятность первичных иони-зуюших столкновений между электронами и молекулами образца после этого настолько мала, что первичные ионы образуются почти исключительно из молекул реагента. В качестве реагентов обычно используют газы с низкой молекулярной массой, например СН4, ЫЗО-С4Н10, МНз и инертные газы Не и Аг. [c.454]

В связи с тем что выражение (4. 21) для распределения потенциалов в объеме ионизации триодного манометрического преобразователя и манометрического преобразователя Баярда—Альперта одинаково, можно пользоваться при расчете чувствительности формулой (4. 22). Сравнивая распределение потенциалов на рис. 4. 11 и 4. 12, можно видеть, что средний потенциал в области ионизации для манометрического преобразователя Баярда—Альперта в связи с уменьшением оказывается ближе к максимуму кривой эффективности ионизации, чем у обычного триодного манометрического преобразователя, включенного как по схеме с внешним, так и с внутренним коллектором. Это значит, что распределение потенциалов между анодом и коллектором более благоприятно для ионизации газа. Однако чувствительность манометрического преобразователя Баярда—Альперта оказывается несколько ниже рассчитанной по формуле (4. 22), вероятно, за счет неполного использования электронами объема ионизации. [c.99]

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]

Длительность обоих процессов значительно превышает промежуток времени между столкновениями, и поэтому в растворе возбужденная молекула имеет обычно достаточно времени, чтобы столкнуться с другой молекулой или радикалом до того, как она потеряет энергию возбуждения. Если возбужденные молекулы соприкасаются с молекулами другого вещества (адсорбированы на них или образуют с ними комплексы), то необходимость в столкновениях отпадает. и энергия возбуждения может непосредственно использоваться для ддержания химической реакции. В других случаях энергия воз- уждения может передаваться другим молекулам или радикалам, ак что последние в свою очередь могут участвовать в химической реакции. До самого последнего времени наибольшая часть наших Ь едений об относительной роли механизмов ионизации и возбужде- чния в химических реакциях доставлялась экспериментами, выполненными на газах. Однако следует предположить, что при реакциях в жидкостях относительная роль молекул с возбужденными электронами должна возрасти, так как в этом случае вероятность рекомбинации ионов и радикалов значительно больше. Тем не менее многие представления, вытекающие из экспериментов, проведенных с газами, по-видимому, вполне применимы и к растворам. [c.17]