1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 80
Текст из файла (страница 80)
В случае устойчиво!о 11рилипа11ия электрона к атом! должна быть диссипироваиа энергия (Т+ЕЛ) Одним из механизмов ирилипяния япляе!сГ! рядш!циоппый захват, т, е. захват электрона атомом с испуг!скип!С!! излучения. Л. .!егко показать, что вероятносм раииациои1!о!о захоата электрона атомом должна бьггь мала. В самом деде, на Основе имеющихся данных о времени жизни оочбуждениых состоянии атомов разумно допустить, что рядиацианкыи захват можш произойти с высокои вероятностью только в т!ж! слу !ас, если свободныи электрон наход1пся о поле атома ие менее 10 ' сск.
Между тем даже при энергии, равиои осего лшиь 10 эо, электроп пересекает область поля атома приблизи~ельна за !О м сок. Значит, вероятность захвата электрона с образованием отрицательного иона составляет по порядку величины лишь 10 ' на одно столкновение'). Другой механизм диссипацни энергии, освобождаемой при захвате электрона, заключается в передаче этой энергии третьему телу (электрону, иону, атому или молекуле).
Эффективность передачи энергии частицам, играющим роль третьего тела, зависит ат средней длины свободного пробега для столкновений между захватившим электрон атомам и третьими телами. Способность атомных частиц выпал!нить роль «третьего тела» в значителшюй степени зависит ат того, могут ли они неупруго поглотить Всю передаваему1а им эиерги1о. Если вся передаваемая энергия может цсликом пойти па увеличение потенциальной энергии третьего тела, то вазма1чсн ре зонанс. В случае резонанса эффективные сечения чрезвьпийно ослики, и даже ири концентрации «третьих тел» порядка !Ом сл! ' рассматриваемый механизм захвата электрона может конкурировать с радиационным механизмом. Если же резоиансиаяпередача энергии невозможна, эффективные сечения весьма малы',1), так чта требуются концентрации порядка !Оса см-'. Вполне очевидно, что благодаря большому' числу внутренних степеней св..- боды молекулы должны более эффективно, чем атомы, Выполнять роль третьего тела при захвате электрона.
') Распад япзбуждспппгп сослпяппк атома под ижяе!ся пбкжппму зкспп-л! — к« пенпяальяпму закону )ч' —.. ЛГе« = !чае ', Где й!с -- чис..о апзбужденпкж атомов а момент ! О, !у — июле атп!юа а люб!я мпчепт Г>0, Х-. зе!к ят ность Распада а расчете па 1 аток! и на сскпиду зрсмепп, т —.!ГХ вЂ” сГссяее время жпзпа опзбуждсннпгп состпяиая. Вегпячзпсск того, чтп данный аппм распадаетсг за интервал времени Г, малым пп срзянеямо с т, спстапляет !ГГ В рассматряяаемпм примере Вероятность !Гсп.
~ и лап!жю птряпательяый ипи успеет сбросить Избыток »пера!я ппсредссппз! Излучснпя за и! счя 10«- Гек, спетая,!яст !О" !О '- — 10 ', с!!!ранги г тронных стали ! "школ ьк- ' р "', . ','„,, Тел, и слсдователыю от 1С ЮптиоС1К ЗВХВ1*' !В з,!Висит от няли1ия тречких те!, и!и. Ги ш га:;, ы . Г ш; — „чта при понижении давле- ши Г!',и 1азя, СГ1ГГтГ!'.Виа ю! Идять„чт д Гк и.
! -..' .,г . В миагоэлек- 1, ! ' 'Т НПЗВ1ШИ И !'ПТОИОИИЗЯ;1ИИ иесс, Обратиыи Вредна Гк и. ! -,Г ЯТОЫЯХ ИМЕЮТСЯ Со!'1ОЯИИЯ ДВ!'ХЗЛ!'КТГ!Оип т; ы "иаврек!Вино находятся на кэл. т, .и ',.: !е Г и!Всвосха!изт энергию ионн- ИЛ ОКИХ У1ОВ1!ЯХ, ЧЕМ В 1ЮРТЯЛ «,,ЭГ, Кт ЮНИО10 ВОЗР) !Клюнем И!зсво я. и" ° .." ..О. "Ояиия, та Возбуждение может ягок.я из яши!В!идя сасчояиия, и " ! . чсяехад!ц на нижележящу!О !"' 0' Ж'ШИПЬ!Х ЗЛГК1РОИОВ П!10Е. ОРбит)к и выгиб!10!н1г!Я«10!!!Я .' ' ', ' , т .~:" яся эпе,чгпя зат а ;.
Г;Г 1 ":;:; я; к! Яотапапизш!ии предионизации а. ! Обыи!а из»шаго меныие радиационного иша к автоионизации абы!! а,я,ио о т и ется еремею! ж из и и. В ' .' ° ' Пример автаиоиизации иллюстр ру фиг. 5А.!1. обпатиыи процесс. Пусть электрон стол- кРассмотрим теперь о рати и)лся с атомом, и па,!и г °, ы:тая энергия системы, состоящей из аг го пчеделах ширины линии двухэлектронно на. П и выполне- вазб ждениого сос!анния отрицателю!Ого иона. ри в и- д Г - авил отбора электрон может быть захва- !Си аез излучеп! !я с переходом с1ютемы в это состояние за л о . та грацегса, ооратного толь о л ко что описанному. После захва к энергии может быть диссипирован с воз- «чек!Оспа иьоыток э б за счет Отрыва и атома в основное состояние либо за счет О ух возбужденных электронов (авто р ), Вылета одного из дв;х в б ж ения за либо за счет излучения.
Вероятность снятия воз ужд счет излучения с сохране пнем о целости отрицательного иона л, Г Г),, -время жизни по отпошеншо к излу- Оапиа Т,/(т«+ТГ), где т, ви г „-- ошени1о к аотоиоиизации. !как прави в ло, ве«н хзлект оииога» захвата намного меньп!е 1 як по кс'айной мере сО- оятиости радиационного захвата. Як, по к„ Б ." . Месси (53), обстоит дело для атомар- гласио расчетам ейтса н ес.
наго адарада. При радиационном за в т к ахвате нейтральными атомами электр- 1 тической энергией Т возникает непрерывный спектр изл к.1Г, ! ..- ' " . ! о. длшиюволиавой границы излучс и!ш, простпраюицгйся от длшию ),'с/(тдье 1) до сколь уг д (! Е'); ! ь угодно малых длин вали -)тот гпектр ГЛАВА В известен по назв н д а ием «спектра сродства» или ««кантин~ »«а спект а иа| ио радиационного захвата» [10). В 1939 г. Вл г. ильдт [5Ц показал, что н16»«а пектр радиационного захвата для Н составляет главпу неп е )ывпог р 1 . о спектра излучения Солнца в видимой обл .. Н главную долю попытки абпз :ж . ружепия спектров сродства в лабораторных условиях долго оставались безуспешными [Ц, пока, наконец, в!95! г.
Лахте-Хольтгревен пе решил этой задачи, использовав стабилизированную водой водородную дугу [55). В то" б ктр прилипания для Н набллодал также Вебер [561 в отраженных ударных волнах, распространяющихс я из водап лнение к этому Болдт р д риптон низкого давления. В дополне Б .
также в Киле изучил [5?1 спектры сродства О и г«-, н мые дуговыми аз я ам дства — и —, нспускаер зрядами высокого давления. Болдт воспользовался законом Ки хгофа р. ф и определил сечение фотоатрыва для О-. Полученные им результаты отличаются пе более чем па 30% от результатов опытов па фотопаглощеиию, иию, описанщ й главы. Захват электрона в азоте был о ьяснен образованием метастабильного состояния '?? иона !«(-, рассл!атренного Бейтсом и 51аисейвичел! [581. Наиболее п ямые изл р Верения спектров отрицательных ионов в плазме были проведены в опытах Берри и сотрудников, кото- нами, а рые исследовали поглощение в газах, нагретых уда рными вол.
Наиболее точные экспериментальные данные о спект ах сродства получены нз опытов Бренскома н сот дн к мерепию сечений ф Работы Бе " фотоотрыва методом пересекающихся у рри и Бренскома будут рассмотрены в 9 6, ф . ся пучков. настоящей главы. п. «в», б. Образование от и а р ц тельных ионов при столкновениях электронов с малек лами. Ка у и. .»ак видно из перечня механизмов от ил о разавания ионов, помещенного в начале данного р !ательные ионы могут образовываться п параграфа, элект онов с малек в ваться при столкновениях л тронов с молекулами в реакциях типа <в» и «г» с захв ватам пает малек 'л ' р р ции типа «д», где электрон просто рас р калыции эн г у. у на заряженные осколки.
Возможное" ть диссипательно б ер ии, высвоболкдаемой при захвате эл электрона, значиэне г о облегчается, если атом связан в малек, л куле, поскольку' эта р ия может пойти на увеличение энергии виже ргпи относительного мыслить фа д ния атомных ядер. При этом захват . в т электрона можно ом т ить фактически как процесс с участием тр . рех тел, в котор ретье тело постоянна связано с атома элект он. Во омом, захватывающим стоянии р н. озникающий молекулярный ион оказы азывается в саине этого иоп колебательного возбуждения. Длител ьпое существававозб >кдепия п опа возможна лишь при условии перед ~ р ачи энергии у при «стабилизирующем» столкновени и с другой отгицлт~ и пнг папы частицей.
Поэтому возможность реального осуществления реакции типа «в» и «г» зависит ат давления газа и энергии электрона. Бели достаточно бь1стра не произойдет «стабилизация» молекулярного пана, он может диссопииравать илп вновь превратиться в первоначальную молекулу с испусканием электрона за время порядка 10-и век.
Когда захват электрона сопровождается днссациацией вазннкаюлцега молекулярного иана на нейтральную частицу и отрицательш«пй ноп, такой процесс называ~ат «дивсоцивтивнььн зихвптомж Область энергий электронов, где возможны реакпин типа «в» и <г», весьма невелика (абьшпа ат 2 до 5 эв [Ц). Для некоторых молекул, например 1.1ь СО п СО» прилнпание алек~ранов с образованием ат1«ицательпых попов возможна только за счет реакций с днссопиацией. В реакции типа «д» электрон просто служит источникам энергии для возбуждения молекулы в неустойчивое состояние, нз которого ана диссациирует ца отр!щательный и положительный наны.
Разумеется, этот процесс образования пары ионов невозможен ш;же апределеннага порога по энергии возбуждения. Вьппе этого ворога вероятность указанного процесса зависит ат энергии электрона. Блох и Бредбери [59) иппли зависимость вероятности захвата, описываемого реакцией типа «в»„ от давления. Пусть т» — среднее прели, необходимое колебательно возбужденному молекулярному иону для передачи избытка энергии сталкиваюгдейся с пим молекуле газа. Пусть, далее, тг — среднее время жизни иона относительна гпанта!шой диссоциацни.
Тогда т., должно быть обрапю пропорциональным давлению газа, а тг ье должно зависеть от давлен!ш. Пусть в момент 1=-0 имеется возбужденный иап. Вероятность тога, что оп пе диссоциирует зз время й раппа в'в'". Вероятность передачи его избыточной энергии при столкновении с другов частицей за промежуток времени от 1 до 1+И равна в "д?,'т,. Полная же вероятность того, чта иоп успеет отдать другой частице избыток энергии до дпссоцнации, составляет ехр 1 — (В[т«! В(т*!! «! -- «г == — Р—, (8 2 1) т« т«+ т«р+ р« о где р — давление газа, а р» —. критическое давление, при котором тг=т». Следовательно, при р»р» вероятность захвата не зависит от давления, на при малых давлениях она прямо пропорциональна давлени«а. эя и, м»«д«»»<»» глава в О!Я.н!1ДТГВЫ!ЫС НОНН! й 3.
Механизмы разрушения отрицательных ионов Каждому из перечисленных в начале % 2 настояще!! главы механизмов захвата электронов соответствует обратный в терк!Одииаь!и~!ескоы сыяясле процесс отрьва электрона. ';!ффективное сечение каждой из реакций захвата связано с сечением соответствующего обра~ного процесса отрыва принципом микроскопической обратимости (1, !0), так что данные о каком-либо конкретном процессе можно получить из сведении об обратном процессе, исходя из принципа детального равнощ сия. Это очень ценно, так как в ряде случаев экспериментальное исследование процесса отрыва оказывается значительно более труднь!и, чем исследование обратного процесса захвата.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
