Метастабильное состояние - атом
Cтраница 1
Метастабильные состояния атомов или молекул обладают аномально большими временами жизни вследствие того, что из-лучательный распад при электрическом дипольном переходе запрещен. [1]
 |
Принципиальная схема гелиевого детектора. [2] |
Энергия метастабильного состояния атомов гелия равна 19 8 эв. [3]
Другим фактором, способствующим 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 путем излучения соответствующего кванта света. Некоторые переходы, как выражаются в теории атома, запрещены. Запреты фиксируются определенными соотношениями между квантовыми числами энергетических уровней. Уровни энергии, с которых электрон не может перейти спонтанно ( путем 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 - метастабильным. Для того чтобы электрон все же вернулся с метастабильного уровня на 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. Предоставленный самому себе метастабильный атом остается на верхнем энергетическом уровне в течение времени, много большего, чем нужно 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. Однако не в лабораторном, а в мировом масштабе такие запрещенные линии удается обнаружить. [4]
Наиболее чувствительным и одновременно универсальным является гелиевый детектор, действие которого аналогично аргоновому, с той только разницей, что энергия метастабильного состояния атомов гелия равна 20 8 эв. Поэтому с помощью гелиевого детектора могут быть обнаружены практически все примеси. Но это достоинство гелиевого детектора является одновременно и его недостатком, так как для того, чтобы добиться высокой чувствительности, необходимо применение очень чистого гелия. [5]
 |
Средняя энергия возбуждения мета-стабильного терма и энергия ионизации Не, Ne и Аг.| Энергия ионизации некоторых молекул. [6] |
Сравнение данных, представленных в этой таблице, показывает, что при использовании гел ия энергия ионизации посторонних молекул всегда ниже, чем уровень метастабильного состояния атома гелия; в присутствии возбужденных метастабильных атомов неона все посторонние газовые примеси ( за исключением гелия) ионизируются по механизму Пеннинга, а в аргоне по механизму Пеннинга ионизируется большинство органических молекул. В зависимости от вероятности гашения в газе-носителе по механизмам Хорнбе-ка - Мольнара и Бюттнера - Шаде вольт-амперные характеристики инертных газов меняются. [7]
При этом интенсивность линий материала катода и ряда примесей ( А1, Аи, Са, Си, Fe, Mg, Mo, Si, Zn) в Не на порядок ниже, чем в Аг, и на несколько порядков ниже, чем в Оа и СОг. По-видимому, столь значительное различие интенсивности, а, следовательно, и предела обнаружения примесей вызвано не только изменением температуры ( различие которой в Не и в О2 и СОа составляет 600 С), но и неодинаковыми ( условиями возбуждения спектров в этих газах и, в частности, разными потенциалами ионизации и энергиями метастабильных состояний атомов и ионов газа. [8]
Двухатомные молекулы СЦ и Вг, обладают низким потенциалом ионизации ( соответственно 12 8 и 13 2 б) по сравнению с Аг ( 15 7 з) и Ne ( 21 5 в) и слабо поглощают кванты ультрафиолетового излучения. Хорошее гасящее действие галогенов, вероятно, следует объяснить тем, что молекулы С12 при соударениях с возбужденными атомами Ne отбирают от них избыточную энергию, а сами при этом диссоциируют. Таким образом, в газовой смеси во время прохождения первой лавины все метастабильные состояния атомов Ne ликвидируются и повторные лавины не возникают. [9]
При собирании положительных ионов на катод поверхностью последнего могут быть испущены вторичные электроны, в результате чего в счетчике возникает новый разряд ( через несколько сот микросекунд после первого), который совершенно не связан с исследуемым источником излучения. В одной из них используется гасящий контур, поддерживающий напряжение на счетчике ниже порога гейгеровского режима, когда положительные ионы приходят на катод. Подобные смеси эффективны, по-видимому, в силу того, что благодаря переносу электронов все положительные ионы при движении к катоду конвертируются в органические многоатомные ионы, которые могут диссипи-ровать энергию за счет предиссоциации, и вероятность эмиссии вторичных электронов поэтому очень сильно уменьшается. Они могут также гасить метастабильные состояния атомов аргона. Существенно, что органическая добавка после 108 - 108 отсчетов в значительной мере оказывается израсходованной; многоатомный рабочий газ тетраметилсвинец не требует добавок. [10]
Электроны, возникающие в процессе первичной ионизации, создают густое облако ионов в непосредственной близости от анода в результате совместного действия ударной ионизации и фотоионизации квантами ультрафиолетового света. Вследствие большой скорости движения появившиеся в этом облаке свободные электроны за очень короткое время попадают на анод, в то время как при величине коэффициента газового усиления 1000 более медленные положительные иопы еще незначительно удаляются от мест своего возникновения. Так как непосредственно вокруг проволоки возникает положительный пространственный заряд, то напряженность поля там в течение 10 -в сек или меньше уменьшается настолько, что ударная ионизация становится невозможной, и электронная лавина немедленно обрывается. Эти фотоэлектроны движутся к аноду и там вызывают новую лавину; в результате могут появляться запаздывающие разряды или возникать колеблющийся коронный разряд. Появление ионов с отрицательными зарядами или метастабильных состояний атома может также быть причиной таких помех. Считается, что счетчик заряженных частиц отвечает своему назначению только в том случае, если удается подавить эти послеразряды. Для последнего необходимо или на достаточно длительное время понижать напряжение па счетчике после разряда, или подбирать подходящие газы для наполнения счетчика. [11]
Страницы: 1