1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 42
Текст из файла (страница 42)
т-лзьные Роте и лр; у — эксперккенталькые данные Факта н Врзкыана; 3-теорстнесскве данные С~пана, 15 И Мак данвель 08 а ОД 0,4 0 ~ОО 200 300 400 500 600 Ок Ргпя злекспдоко, зв Воттиздции и Возвуждгние элгктРОнным удАРОм 225 последовательности попов с атомным номером в, пзозлектронных атому 11.1 Кривые 3--5 дают расчетные значения сечения для Не', полученные па основе классических теорий Томсона 127, 481, Злверта 1491 и Гризинского 1501.
Кривой 2 представлены результаты вычислеппй Берджесса 15Ц, выполненные в кулон-борновском приближении. Поскольку эти вычисления ие охватывают области эиергрп1, в 12 н былее раз превьш|азо~~~х п~р~~, кривая 0 ЮО 200 ЗОО 400 500 600 700 800 Зждгсм влекл:ропп„ зб , Ф и г. 5.4.6. Сечеипе иоиизбции атомарного изота влектроииым ударом 1411. т — зксперныентальные лавине Свкта; г — теоретннескне данные питона. 2 бмота ЭКСтраПОЛПранана (ПОКВЗВНО ПуПКтнрабб) МЕтОдОМ бОрновского приближения плоских волн для атомарного водорода, взятым нз работы брайта и Брэкмана Рб~. При высоких энергиях оба приближения совпадазот, если сечения для ионов 11е' умножить па вели И~ну (уд/~т)й Столь хореи~ее согласие опьгга и теории служит подтверждением правильности экспериментальных данных, поскольку борновское приближение является вполне точным при высоких энергиях электронов. Выполненные недавно Берджессом и Раджом 152~ более точные вычислеиня также оказались в хоршпем согласии с экспериментальными данными.
Долдер„Гаррисон н Тонеман указывают, что точность их данных составляет -+10ола при всех энергиях выше 150 эв ГЛАВА З ионизация и возвюкдгнпе элсктронным аддром 222 Сравнивая кривую 7 с кривой 6, соответствующей экспериментальным данным файта и Брзкмана для атомарного водорода, можно оцеи(ть влияние ионного поля Пе'. Эти кривые совпадают при высоких энергиях, по при эперпшх электронов, превышающих порог примерно в 5 раз и менее, сечение Пе' становится больше. Такая разница может быть обьяснена тем, что при низких энергиях значительное число электронов сносится к 0,5 70 75 Энергия злетгроиа Е/2 Фиг. 54.7.
Сечение иоиизагэги ионов Нее электронным ударом. Кривая 7 дает проиаасдепме эксперэмгктыьэого сеем:кя иа масыгаопыл миопопедь (х, д,)а, Оиа срааинаается с теоретическими яриаыми Вердыгсса (Гь Грааааского (З), заперта (Л) и томсаиа (л). криаой б пакаааэы дсыгмс Фэггта и ьрэкммра дая атомарного аодородэ. ионам дальнодействующим кулоновским полем, и, следовательно, вероятность ионизацин несколько возрастает. При высоких же энергиях притяжение со стороны ионов вызывает лишь незначительное возмущение траекторий электронов.
Относительные сечения ионизацни лнпш, натрия и калии, измеренные Брнпком, приводятся на фиг. 5.4.6 — 5.4.10. Шкала по оси энергии выбрана здесь таким образом, чтобы кривые пРоходили через известные потенппалы ноннзацин. Тем самым устраняется влияние контактной разности потенциалов, которое приводит к горизонтальному смещению кривых примерно на ! эв. Двухзарядные ноны наблюдались для натрия и калия, но ие для лития.
Этот факт указывает на то„что интенсивность ионов 1.Р' может составить пе более нескольких процентов интенсивности ионов 1 1', Данные Бринка, относящиеся к натрию и калию, удовлетворительно согласу)отея с результатамп Тейта й 72 Э 7,0 Иоа :0,6 $04 (.+ '02 й 0 )00 200 500 400 500 Ш,срезы злеип~рпее,, и Ф и г 5.4уй Отиосительаее сечение иоиизации лития электраивыы ударом 1421 г.
7, 2 7,0 йо,а й-05 ~ 0,2 0 700 206 500 400 500 З,ергея злеигпргл п, зз Ф и г. 5.4.9, Отиосительиос сечеиие иепизации аатрия электрон иыи ударом 1421. н Смита 1241; что )ке касается литч)я, то нпкш(их других экспериментальных данных нет, однако Пнч и Мак-Дауэлл [531 провели детальный квантовомехапнческий анализ этой системы. 2 ТеоРетическое сечение имеет максимальное значение Г),9паз и при высоких энертчих убывает как Е )1ой' Е Полученные Брипком кривые для лития и натрия имеЮт ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ ЗаВИСИМОСт)з СООтнвтетВУЮЩУЮ ПРОСТОМУ 200 ЗОО ЗНЕР222В 5ЛЕНЕОРО! О, во 400 ооо К! ко З,54 2 2 АВВ2О2 ОНШОция 2в,в 55 — ~ — зрв в,вв зр 45 — 22 а -; 1,о 1оа ~.
О,б о 0,4 »0,2 а о Ф н г. 5.4.10. Относительное со 2енно нонпэацнн калня электронным ударом 142). Ч2 и г. 5.4.11. Иллюстрация переходов пря простой ноннэацян н автононнаа- цнн калия 142). ионизация и возяяжденнг. Ялгктяое!Ным кдлгом 229 процессу иопизации. В логарнфмическом масштабе экспериментЯльньш точки для лнтиЯ лОжатся на приму!О линию В Области энергий от 25 зв выше порога и до 500 зв. Если данные натрия и лития нормировать к 500 зз, то Обе линии совпадают. Этот факт говорит о том, что оба сечения имеют одинаковую энергетическую зависимость в указанной области энергий н отличаются лигпь по величине.
Врпнк убедительно показал„что излом на кривой образова!Нш ионов )х' обусловлен началом автоионизации и что подобный же ход кривых для рубидия и цезия, наблюдавшийся Тейток! и Смитом 124), имеет то же объяснение. Фпг. 5.4.11 показывает, что ионизация калия может происходить двумя независимыми путями. Механизм проезд!й иониза!цш соответствует переходу из электронного основного состояния конфигурации Зрв4з в ноююе основное состояние Зрв, которое также может реализоваться прн автононпзацни через возбужденное состояние ятом!я Зр'4зт.
Порог второ~о процесса составляет примерно 19 за; при этом значении энергии верхняя кривая на фиг. 5.4.10 обнару!кивает резкий излом. Подробнее процесс автоионизацнн рассматривается в гл. 8, 2 2, и. «а». 2 5, Исследование ионизация вблизи порога и ее тонкой структуры В первой части данного параграфа рассматривается экспериментальная методика получения информации об изменении электронных сечений ионпзацип у порога и о тонкой структуре кривых нонпзацпи. Во второй части изложены теоретические выводы и экспериментальные данные.
а. Методика эксперимента. 1 Ашгаратрра с высоком разрешением. Р)онпы21 источник обычного масс-спектрометра непригоден дви прецизионных исследови2ий ионизации при низких энергиях электронов из-за большого процентного разброса электронов пучка по энергии и неопределенности средней энергии.
Основными причинами этого затруднения являются: а) начальное распределение по энерпп!и электронов, возникающих при термоэлектронной эмиссии; 6) ускорение электронов неизвестной контактнон разностью потенциалов между катодом н ионнзационной камерой; в) ускорение электро!юв при прохождении через иопизационную камеру, обусловленное наличием электрического поля, Извлекающего ионы.
Былие уже упоминалась методика, разработанная Ноттнпгемом 133) дли снижения энергетического разброса электронов. Следующим заслуживающим внимания достпже2шем в развитии высокоразрешшощей методики гллВА з явилась разработка Фоксом и его коллегами в 1951 г. метода задерживаюхцей разности потенциалов !54 — 56). На фиг.
5.5.1 представлен ионный источник с задерживающей разностью потенциалов. Катод эмиттирует электроны, которые ускоряются потенциалом 1'д и попадают в заземленную ионизацпонпую камеру 6. Газ-мишень содержится в атон камере моим 5 Фиг. 5.59. Иллюстрация идеи метода задерживающей разности потенцизлез 154 — 56].
а †схе электродов ионного источника и обозначение потенпналоз; б — эиеогети щское распределение электровоз, из которого с помощьв задсржнващщсго погсвпиеге можно получить эквивалент моноэнсргетичсского электронного пучка. под давлением около !0 х лам ртт ст. Разброс электронов по энергиям составляет несколько электронвольт, как показано пунктирной кривой у катода. с!тобы в иопизационную камеру не попадали электроны с самой низкой энергией, промежуточный электрод 4 поддерживается под отрицательным относительно катода потенциалом р'л. По те электроны, кинетическая энергия которых, связанная с их движением вдоль оси, больше е'р'н, не будут задержаны, и в камеру придет пучок электронов с ирниздцня и возврждгние элгктронным тдлром 231 энергетическим распределением, резко спадающим со стороны малых энерпш.
Если теперь при постоянном )гт потенциал 'р'а уменьшить на небольшучо величину ЛГн от Рам до 'Р"а,„гЛ)'н=- $'ааг — — )гл,и), то оЬРезаппе РаспРеделеннп изменитсв и в камеру дополнительно пройдут электронно энергией в интервале еЛ)гн. Возрастание скорости поннзации газа-мишени естественно при этом приписать действию дополнительных электронов, энергия которых лежит в узком интервале бЛ)гл. Электронный пучок коллимируется продольным магнитным полем,а электроны с заметной поперечной составляющей скорости улавливаются электродом 4, отверстие которого мало по сравнению с ларморовским радиусом электронов пучка. Чтобы получить правильное значение ионного тока, необходимо подать слабое электрическое поле поперек нонпзационной камеры по нормали к электронному пучку.
Использование обычно применяемого постоянного вытягивающего поля приведет к неоднородности и неопределенности в энергии электронов. В обход этой трудности Фокс с коллегами подавали импульсное напряжение на пушку и вытягивающнй электрод, причем таким образом, что электроны могли создавать иопнзацию только тогда, когда вытягнвающее поле равно нулю.
Вытягннающее напряжение подается лишь на короткое время после каждого импульса ионизации. При надлежащем учете контактной разности потенциалов [57) максимальный эффективный разброс энергии в пучке составляет всего 0,06 эв, а кпнетическая энергия электронов известна с точностью до О,! зв. Помимо исследований нонпзацин, метод задерживающей разности потенциалов нашел танисе применение в ряде важных работ по изучению электронного возбуждения !сд1. % 9 настошцей пивы) и образования отрицательных ионов (счь гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
