Ионизация атомов эффективное сечение

Взаимодействие-столкновение пролетающей частицы с атомами, сопровождающееся например, ионизацией (или другими процессами), при данной скорости v имеет свою определенную вероятность, которая в атомной физике обычно характеризуется эффективным сечением о ионизации (или другого процесса). Выясним смысл эффективного сечения. [c.25]

Величина а, имеющая размерность площади, называется эффективным сечением по отношению к данному процессу (в нашем случае, сечение ионизации и возбуждения), она может быть представлена как Следовательно, при рассмотрении взаимодействия каждый атом можно заменить мишенью в виде кружочка радиусом Го и площадью а, выбранных так, что каждая пролетающая частица, которая пройдет внутри этой мишени, испытает взаимодействие-столкновение с атомом. Величина No называется макроскопическим сечением и представляет собой сумму эффективных сечений в единице объема. [c.26]

ЭФФЕКТИВНЫЕ СЕЧЕНИЯ ИОНИЗАЦИИ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ ЭЛЕКТРОНАМИ [c.422]

Для того чтобы выбивание атомов шло с заметной интенсивностью, необходимо, чтобы эффективное сечение выбивания было не очень мало по сравнению с сечениями других конкурирующих процессов. Для нейтронов это сечение имеет порядок нескольких барн (в области энергий, достаточных для выбивания) и вполне сравнимо с сечениями конкурирующих неупругих процессов. Для электронов сечение выбивания имеет порядок десятков барн, но сечения возбуждения и ионизации электронов (в пересчете на один атом) имеют значительно большую величину. Для у-квантов в наиболее интересной для практики области энергий в несколько МэВ наибольшее сечение имеет процесс образования комптоновских электронов (см. гл. VHI, 4). Поэтому при у-облучении атомы выбиваются из решетки в основном комптон-электронами. Но если электронный пучок создает выбитые атомы только в поверхностном слое, то v-излучение выбивает атомы во всем объеме вещества. [c.651]

При больших энергиях электронов могут иметь место возбуждения на различные уровни, а также ионизация атомов. Сумма эффективных сечений всех процессов определяет в этом случае полное сечение столкновений Tq. Зависимость величин Ств и < i от энергии электронов определяется соответственно функциями возбуждения и ионизации. Функция возбуждения имеет ярко выраженные максимумы (рис. 18), свидетельствующие о том, что процесс взаимодействия наиболее интенсивен при вполне определенных значениях энергии электронов. [c.34]

А главное, необходимо учесть, что подавляющая часть энергии дейтона расходуется на ионизацию и возбуждение атомов мишени. Эффективное сечение ядерной реакции примерно в 10 раз меньше эффективного сечения ионизации. Для того чтобы можно было использовать выделяющуюся энергию, надо создать такие условия, при которых энергии должно выделяться больше, чем ее [c.222]

Фиг. 4.22. Эффективное сечение ионизации некоторых атомов электронным ударом в зависимости от Е — I, где I — потенциал ионизации.

Связанно-связанные переходы. Обозначим через ajf (со) эффективное сечение поглощения фотона частоты со атомом сорта а, находящимся в состоянии / (поглощение, сопровождающееся ионизацией и испусканием свободного электрона). При этом скорость поглощения атомом фотонов из интервала со 0 запи- [c.366]

После образования в результате реакции (13.43) достаточного количества электронов реакции между электронами, атомами и ионами становятся важными. В свою очередь они вызывают реакции, сопровождающиеся излучением, которые также оказывают влияние на установление равновесия во фронте ударной волны. При этом предполагается, что реакциями, связанными с появлением многократно ионизованных атомов, можно пренебречь. Это предположение вполне справедливо, поскольку такие реакции имеют высокие потенциалы ионизации. Реакцией Аг + Аг+ -> 2Аг+ + е можно также пренебречь, так как, несмотря на то, что эффективное сечение для нее приблизительно такое же, что и для реакции (13.43), концентрация Аг+ сравнительно невелика. [c.478]

Единственными реакциями, протекающими в начальной стадии, являются столкновения между атомами аргона, для которых соответствующее эффективное сечение ионизации совсем мало. Поэтому переход энергии осуществляется довольно медленно до тех пор, пока не достигается стадия начальной ионизации, после чего ионизация завершается с максимальной скоростью. Это, в частности, видно на фиг. 13.10. Значения величин в [c.486]

Если формально распространить суммирование или интегрирование-на отрицательные энергии связи или, что то же самое, на энергии возбуждения — Хп, превышающие потенциал ионизации, то интеграл по Хп от О до —оо дает величину е 2х , в точности соответствующую свободно-свободным переходам. Этого и следовало ожидать, так как состояния атома с возбуждением , превышающим потенциал ионизации, представляют собой состояния с оторванным электроном, а непрерывный переход от связанных состояний электрона к свободным был с самого начала положен в основу вывода эффективного сечения связанно-свободного поглощения. [c.233]

Несмотря на то, что число возбужденных атомов обычно значительно меньше числа атомов, пребывающих в основном состоянии, роль ионизации возбужденных атомов в освобождении электронов не мала, так как соответственно в их ионизации участвуют частицы с меньшими энергиями. В самом деле, число частиц, способных ионизовать невозбужденный атом, пропорционально ехр (—1/кТ), где / — потенциал ионизации. Но число актов ионизации атомов, возбужденных до уровня Е, также пропорционально е и—Е )/кт — первому множителю пропорционально число возбужденных атомов, а второму — число частиц, способных ионизовать возбужденный атом. (Обычно в не слишком плотном газе ионизация происходит при кТ < I, так что 1/кТ > 1 и больцмановский фактор весьма существен). Сравнительная роль ионизации возбужденных и невозбужденных атомов в условиях равновесного возбуждения определяется, главным образом, эффективными сечениями ионизации тех и других при ударах частицами с надпороговой энергией. [c.326]

Рассмотрим процесс первой ионизации газа из одинаковых атомов в предположении, что все атомы ионизуются из основного состояния, а при рекомбинации электрон захватывается на основной уровень (реакция (6.57)). Эффективное сечение ионизации при столкновениях зависит от относительной скорости сталкивающихся частиц. Поскольку скорость атомов при сравнимых температурах атомов и электронов всегда значительно меньше скорости электронов, относительная скорость совпадает с последней приведенная масса, характеризующая кинетическую энергию относительного движения, совпадает с массой электрона. [c.329]

В таблице 6.4 собраны экспериментальные данные по сечениям ионизации некоторых атомов и молекул электронным ударом (обозначения см. на рис. 6.4) ). Численное значение константы С совпадает с эффективным сечением (в см ) при энергии электронов, превышающей потенциал ионизации на 1 эв, т. е. со средним сечением о при температуре Ге = 1 эв = 11 600° К, как раз характерной для области первой ионизации. Как видно из таблицы, сечение а имеет порядок 10 см . [c.331]

Константа скорости ионизации а выражается такой же формулой, что и а,е. Следует только иметь в виду, что эффективное сечение ионизации а а V ) зависит от относительной скорости сталкивающихся атомов и в функцию максвелловского распределения по относительным скоростям [c.339]

В работах [54] теоретически вычисляются эффективные сечения неупругих столкновений Аг — Аг и Не — Не и проводится сопоставление с экспериментальными данными [51, 52]. Данные по сечениям ионизации при соударениях ионов и атомов с энергиями порядка нескольких сотен эв и выше имеются в обзоре [75]. [c.340]

Толщина скачка уплотнения равна примерно двум-трем газокинетическим пробегам атомов. Перед фронтом ударной волны, а следовательно, и непосредственно за скачком уплотнения газ если и ионизован, то очень слабо. После ударного сжатия в высоконагретой частице газа начинается ионизация. Основным механизмом является ионизация электронным ударом (см. гл. VI). Однако для того чтобы ионизация развивалась путем электронных ударов с образованием электронной лавины, необходимо, чтобы в газе имелось некоторое начальное затравочное , количество злектронов. Одним из механизмов, которые могут привести к этой начальной ионизации, является ионизация при соударениях атомов друг с другом. Как отмечалось в гл. VI, эффективное сечение такого процесса чрезвычайно мало. Поэтому для образования затравочных электронов за счет атом-атомных столкновений требуется довольно значительное время. Соответственно зона за скачком уплотнения, где параметры газа отвечают ничтожно малой степени ионизации, т. е. равны д, р, Т, растягивается на весьма большое расстояние. [c.391]

НЕУПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ, столкновение ч-ц, сопровождающееся изменением их внутр. состояния, превращением в др. ч-цы или дополнит, рождением новых ч-ц. Н. р. являются, напр., возбуждение или ионизация атомов при их столкновениях, яд. реакции, превращения элем, ч-ц при соударениях или множеств, рождение ч-ц. Для каждого типа (канала) Н. р. существует своя наименьшая (пороговая) энергия столкновения, начиная с к-рой возможно протекание данного процесса. Полная вероятность рассеяния при столкновении ч-ц (характеризуемая полным эффективным сечением рассеяния) складывается из вероятностей упругого рассеяния и И. р. при этом между упругими и неупругими процессами существует связь, определяемая оптической теоремой. С. С. Герштейн. НИЗКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ (криогенные температуры), обычно темп-ры, лежащие ниже точки кипения жидкого воздуха (ок. 80 К). Согласно рекомендации, принятой 13-м конгрессом Междунар. ин-та холода (1971), криогенными темп-рами следует называть темп-ры ниже 120 К. [c.467]

В первом приближении число таких дефектов, вызванных смещениями атомов в кристаллической решетке, пропорционально анергии, переданной веществу нейтронами при их замедлении. Действительно, при малых энергиях атомов отдачи их столкновения с другими атомами являются в основном упругими. Однако с ростом их энергии увеличивается вероятность неупругих столкновений, при которых энергия может передаваться в форме электронного возбуждения или ионизации. Таким образом, часть энергии расходуется не на повреждение кристаллической решетки. Кроме того, отклонение энергетической зависимости радиационной эффективности нейтронов от линейного закона обусловлено колебаниями энергетической зависимости сечений рассеяния, наличием анизотропии рассеяния и неупругого рассеяния нейтронов. Результирующая относительная энергетическая зависимость радиационной эффективности нейтронов 2д( ) в образовании элементарных дефектов для энергий Е> >0,1 Мэе приведена на рис. 9.19, кривая 1 (при нормировке [c.70]

Если ионизация возбужденных атомов происходит быстро по сравнению с дезактивацией и возбуждением невозбужденных атомов, то скорость ионизации по существу определяется только скоростью возбуждения (по формуле (6.79)). Именно такое предположение делали Петшек и Байрон [35], считая, что каждый атом мгновенно ионизуется вслед за актом возбуждения. Возбужденные атомы частично высвечивают свою энергию. Возникающий в результате высвечивания квант поглощается по соседству другим, невозбужденным, атомом (эффективное сечение поглощения резонансных квантов очень велико), который в свою очередь высвечивается и т. д. ). [c.392]

В сварочных дугах имеются три характерные зоны — катодная, анодная и столб дуги. Столб сварочных дуг при атмосферном давлении представляет собой плазму с локальным термическим равновесием, квазинейтральностью и свойствами идеального газа. В столбе вакуумных сварочных дуг термическое равновесие может не наблюдаться, т. е. Te> Ti=Tn). С помощью физики элементарных процессов в плазме определяют потенциал ионизации газов Ui, эффективное сечение взаимодействия атомов с электронами (по Рамзауэру) Qe и отношение квантовых весов а . С использованием термодинамических соотнощений (первое начало термодинамики, уравнение Саха) определяют эффективный потенциал ионизации о, температуру плазмы столба Т, напряженность поля Е и плотность тока / в нем. [c.60]

Эффективные потенциалы, зависящие от орбитального квантового числа электрона, формируются на основе расчетов в приближении Хартри-Слэтера для основного и низколежащих возбужденных состояний атомов благородных газов. Так, р — потенциал ( = 1) находится из расчета основного состояния. В работе [5.63] рассматривались два р-электрона с = О (т.е. вдоль направления линейной поляризации излучения). Расчеты показали, что они вносят главный вклад в процесс ионизации. В работе [5.64 был использован более простой потенциал Херрмана-Скилмана для расчета сечения многофотоиной ионизации атома ксенона. Волновые функции валентных электронов рассчитывались численно в потенциале, представляющем собой сумму атомного потенциала и потенциала взаимодействия атома с внешним электромагнитным полем. В расчетах учитывались только 5s- и 5р-электроны. Остальные электроны учитывались в приближении среднего потенциала замороженного остова . [c.136]

В работе [5.65] исследовалось влияние остаточного взаимодействия между валентными электронами на процесс многофотоиной ионизации атомов благородных газов. Для расчета эффективного дипольного оператора, учитывающего это взаимодействие, использовалось приближение хаотических фаз. Было найдено, что приближение хаотических фаз существенно занижает сечения по сравнению с приближением независимых валентных электронов. Такой эффект экранирования объясняется коллективным возбуждением атома, связанным с большим числом частично-дырочных возбуждений. Отталкивание между валентными электронами уменьшает их эффективный заряд. Таким образом, коллективные возбуждения валентных электронов сильно влияют на абсолютные значения сечений и их зависимость от частоты излучения. [c.136]

При измерении и вычислении поперечных сечений для многофотонной ионизации следует обращать внимание на то, должны ли учитываться промежуточные резонансы и какие именно [3.13-8]. Если типичные значения полных сечений двухфотонной ионизации при больших удалениях от промежуточных резонансов по порядку величины равны 10 ° м -с, то в области промежуточных резонансов они возрастают на несколько порядков (фиг. 35, а). При эффективных сечениях более высокого порядка сильно возрастают возможности появления промежуточных резонансов. На фиг. 35, б в качестве примера представлена зависимость эффективного сечения процесса двенадцатифотонной ионизации в водороде от энергии фотонов. Обращает на себя внимание влияние промежуточных резонансов. Они возникают в тех местах, в которых при однофотонном процессе достигаются дискретные уровни энергии атома водорода. В данном случае наблюдается несколько промежуточных резонансов, соответствующих поглощению одиннадцати фотонов имеется также один промежуточный резонанс, соответствующий поглощению десяти фотонов. На фиг. 35, в отмечена энергия фотонов неодимового лазера. Оценим поток фотонов неодимового лазера, необходимый для получения одного электрона в типичных экспериментальных условиях (плотность атомов 102 5 м- фокальный объем лазера Ю м длитель- [c.328]

Поскольку для квазиадиабатической области нет никакой достоверной теории, то вышеприведенные аргументы были использованы для предсказания качественных изменений эффективного сечения в зависимости от отношения энергий. Например, с увеличением е эффективное сечение ионизации должно возрастать до довольно пологого максимума порядка величины газокинетического эффективного сечения при е = 62 кэв, когда скорость относительного движения становится сравнимой со скоростью электронов атома, участвующих в переходе. Затем сечение долншо уменьшаться, вообще говоря, но некоторому степенному закону в зависимости от скорости. Для последующих рассуждений, однако, область высоких энергий нам не потребуется. Во-первых, экспериментальные значения имеются приблизительно только до 25 кэв, [c.477]

Практически бесперспективен для осуществления энергетич. выгодного процесса ядерного синтеза метод бомбардировки мишени пучком ускоренных ядер, напр, дейтронов. В случае твердой мишени подавляющая часть энергии ускоренных дейтронов расходуется на ионизацию и возбуждение электронов в атомах мишени. Эффективные сечения таких столкновений с электронами 10 i см , тогда как сечения ядерных реакций не превышают 10 2в—10 24 g Поэтому на ионизационном пробеге дейтрона происходит, в среднем, ничтожная доля одпой ядерной реакции, что исключает возможность энергетич. выигрыша. [c.176]

Основную трудность при рассмотрении ионизации в релаксационной воне представляет вопрос об образовании затравочных электронов. Эффективные сечения ионизации ударами атомов фактически неизвестны (см. 15 гл. VI). Имеющиеся в литературе экспериментальные данные для аргона [37, 38[ относятся к энергиям в несколько десятков электронвольт. Поэтому при расчетах приходится задаваться какими-то более или менее разумными значениями сечений. Расчеты структуры зоны релаксации в аргоне были сделаны Бондом [36[, Л. М. Биберманом и И. Т. Якубовым [93[ ). Для иллюстрации приведем рассчитанные в последней работе распределения атомной и электронной температуры и степени ионизации для числа Маха М = 16, О = 5,1 км сек и начального давления ро = Ю мм рт. ст. (рис. 7.17). Эти кривые рассчитаны в предположении, что атомы ионизуются электронным ударом прямо с основного уровня, а сечение ионизации ударами атомов вблизи порога [c.394]

Анализ различных механизмов ионизации в ударной волне в аргоне (и вообще одноатомных газов) содержится в уже цитированной выше работе Л. М. Бибермана и И. Т. Якубова [93]. Авторы исследовали влияние вариаций в выборе эффективных сечений ионизации ударами электронов и атомов, роль ступенчатых и радиационных процессов. Они пришли к выводу о том, что в ускорении образования начальных электронов решающую роль должно играть возбуждение атомов резонансным излучением, выходящим из равновесной зоны. Благодаря этому эффекту сильно повышается концентрация возбужденных атомов, которые легкО ионизуются электронным ударом. Учет этого позволил авторам значительно сократить расхождения между расчетными и экспериментальными значениями времени релаксации и добиться удовлетворительного согласия тех и других. Надо сказать, что в вопросе об ионизационной релаксации, в особенности о механизме начальной ионизации, полной ясности еще нет. Отметим работу [95], в которой изучалась релаксация в ксеноне, и работу [96] о влиянии излучения. [c.396]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...