Эффект Оже
Эффе́кт Оже́ (оже́-эффе́кт) — вылет электрона атомной оболочки вследствие безызлучательного перехода в атоме при снятии возбуждения, возникшего в результате образования вакансии на одной из внутренних оболочек. Вакансия может возникнуть при выбивании другого электрона рентгеновским или гамма-излучением, электронным ударом, а также в результате ядерных процессов — внутренней конверсии при переходе между уровнями ядра либо захвата электрона ядром (одного из видов бета-распада). Данное явление было впервые обнаружено и опубликовано в 1922 году Лизой Мейтнер. Пьер Оже, имя которого получил эффект, независимо обнаружил его в 1923 году на основе анализа экспериментов в камере Вильсона.
Состояние положительного иона с вакансией, образовавшейся на внутренней электронной оболочке, неустойчиво, и стремится минимизировать энергию возбуждения за счёт заполнения вакансии электроном с одного из вышележащих электронных уровней. Выделяющаяся при переходе на нижележащий уровень энергия может быть либо испущена в виде кванта характеристического рентгеновского излучения, либо передана третьему электрону, который вынужденно покидает атом. Первый процесс более вероятен при энергии связи электрона, превышающей 1 кэВ, второй — для лёгких атомов и энергии связи электрона, не превышающей 1 кэВ.
Второй процесс называют по имени его открывателя Пьера Оже — «эффектом Оже», а высвобождающийся при этом электрон, которому был передан избыток энергии, — оже-электроном. Кинетическая энергия оже-электрона не зависит от энергии возбуждающего излучения, а определяется структурой энергетических уровней атома. Спектр оже-электронов дискретен (в отличие от непрерывных спектров электронов, образующихся при бета-распаде ядер). Энергия связи Eсв электрона, которому передаётся энергия возбуждения Eв при оже-процессе, должна быть меньше Eв. Кинетическая энергия оже-электрона равна разности энергии возбуждения и энергии связи: Eк = Eв − Eсв. Типичные кинетические энергии оже-электронов для разных атомов и переходов составляют от десятков эВ до нескольких кэВ.
После вылета оже-электрона на его месте остаётся вакансия, поэтому оболочка всё ещё находится в возбуждённом состоянии (энергия остаточного возбуждения равна энергии связи вылетевшего оже-электрона). Вакансия, если она не на самом верхнем уровне, заполняется электроном с более высокой оболочки, а энергия уносится испусканием характеристического рентгеновского фотона или нового оже-электрона. Это происходит до тех пор, пока вакансии не перемещаются на самую верхнюю оболочку (в свободном атоме) либо не заполняются электронами из валентной зоны (когда атом находится в веществе). Свободный атом в результате перехода Оже, инициированного выбиванием электрона внешним излучением или эффектом внутренней конверсии, становится как минимум двухзарядным положительным ионом (первая ионизация — выбивание электрона, вторая — вылет оже-электрона). В результате эффекта Оже, инициированного электронным захватом, может образоваться однозарядный положительный ион (поскольку в результате электронного захвата заряд атомного ядра уменьшается на единицу).
Энергия вакансии может быть с ненулевой вероятностью передана любому из электронов с вышележащих уровней, поэтому спектр оже-электронов обычно состоит из множества линий. Среднее время τ от возникновения вакансии до её заполнения конечно (и мало́), поэтому оже-линии имеют конечную ширину ΔE ≈ ħ/τ ~ 1...10 эВ, соответствующую ширине распада Γ данного атомного состояния.
Оже-переходы в конденсированном веществе могут происходить вследствие заполнения вакансий электронами валентной зоны, в результате чего ширина оже-линий увеличивается, по сравнению с переходами в одиночных атомах. Оже-переходы могут происходить также в свободных молекулах. Молекулярный оже-спектр существенно сложнее оже-спектров одиночных атомов.
Переход Костера — Кронига
Особый случай оже-эффекта, в котором вакансия заполняется электроном внешнего подуровня той же оболочки, носит название перехода Костера — Кронига. В случае, когда и эмиттируемый электрон принадлежит к той же оболочке, эффект называют суперпереходом Костера — Кронига. Эффект Костера — Кронига был назван в честь открывших его нидерландских физиков Дирка Костера и Ральфа Кронига.
Применение
Применяется в оже-спектроскопии — методе, основанном на анализе распределения по энергии электронов, возникших в результате оже-эффекта.
См. также
- Оже-рекомбинация
- Электронный захват
Примечания
- IUPAC internet edition: «Эффект Оже».
- L. Meitner. Über die Entstehung der β-Strahl-Spektren radioaktiver Substanzen (нем.) // Zeitschrift für Physik : magazin. — 1922. — Bd. 9, Nr. 1. — S. 131—144. — doi:10.1007/BF01326962. — .
- P. Auger. Sur les rayons β secondaires produits dans un gaz par des rayons X Архивная копия от 15 октября 2017 на Wayback Machine, C.R.A.S. 177 (1923) 169—171.
Литература
- Парилис Э. С. Эффект Оже. — Ташкент: Фан, 1969. — 211 с.
- Meitner L. Über die Entstehung der β-Strahl-Spektren radioaktiver Substanzen (нем.) // Z. Physik. — 1922. — Bd. 9, H. 1. — S. 131—144. — doi:10.1007/BF01326962. — .
- Auger P. Sur les rayons β secondaires produits dans un gaz par des rayons X (фр.) // Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences. — 1923. — Vol. 177, livr. 3. — P. 169—171.
- Duparc O. H. Pierre Auger – Lise Meitner: Comparative contributions to the Auger effect (англ.) // International Journal of Materials Research (formerly Zeitschrift fuer Metallkunde). — 2009. — Vol. 100, iss. 09. — P. 1162. — doi:10.3139/146.110163..
- Burhop E. H. S. The Auger Effect and Other Radiationless Transitions (англ.). — Cambridge Monographs on Physics, 1952.
- Chattarji D. The Theory of Auger Transitions (англ.). — London: Academic Press, 1976..
Ссылки
- IUPAC internet edition: «Auger electron».
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Эффект Оже, Что такое Эффект Оже? Что означает Эффект Оже?
Effe kt Ozhe ozhe effe kt vylet elektrona atomnoj obolochki vsledstvie bezyzluchatelnogo perehoda v atome pri snyatii vozbuzhdeniya voznikshego v rezultate obrazovaniya vakansii na odnoj iz vnutrennih obolochek Vakansiya mozhet vozniknut pri vybivanii drugogo elektrona rentgenovskim ili gamma izlucheniem elektronnym udarom a takzhe v rezultate yadernyh processov vnutrennej konversii pri perehode mezhdu urovnyami yadra libo zahvata elektrona yadrom odnogo iz vidov beta raspada Dannoe yavlenie bylo vpervye obnaruzheno i opublikovano v 1922 godu Lizoj Mejtner Per Ozhe imya kotorogo poluchil effekt nezavisimo obnaruzhil ego v 1923 godu na osnove analiza eksperimentov v kamere Vilsona a Naletayushij elektron ili foton sozdayot vakansiyu na urovne 1s i elektron iz urovnya 2s zapolnyaet vakansiyu pri etom energiya peredayotsya na elektron 2p kotoryj takzhe pokidaet atom v itoge obrazuyutsya dve vakansii na orbitalyah 2s i 2p b Pokazan tot zhe process s pomoshyu spektroskopicheskoj notacii KL1L2 3 Sostoyanie polozhitelnogo iona s vakansiej obrazovavshejsya na vnutrennej elektronnoj obolochke neustojchivo i stremitsya minimizirovat energiyu vozbuzhdeniya za schyot zapolneniya vakansii elektronom s odnogo iz vyshelezhashih elektronnyh urovnej Vydelyayushayasya pri perehode na nizhelezhashij uroven energiya mozhet byt libo ispushena v vide kvanta harakteristicheskogo rentgenovskogo izlucheniya libo peredana tretemu elektronu kotoryj vynuzhdenno pokidaet atom Pervyj process bolee veroyaten pri energii svyazi elektrona prevyshayushej 1 keV vtoroj dlya lyogkih atomov i energii svyazi elektrona ne prevyshayushej 1 keV Vtoroj process nazyvayut po imeni ego otkryvatelya Pera Ozhe effektom Ozhe a vysvobozhdayushijsya pri etom elektron kotoromu byl peredan izbytok energii ozhe elektronom Kineticheskaya energiya ozhe elektrona ne zavisit ot energii vozbuzhdayushego izlucheniya a opredelyaetsya strukturoj energeticheskih urovnej atoma Spektr ozhe elektronov diskreten v otlichie ot nepreryvnyh spektrov elektronov obrazuyushihsya pri beta raspade yader Energiya svyazi Esv elektrona kotoromu peredayotsya energiya vozbuzhdeniya Ev pri ozhe processe dolzhna byt menshe Ev Kineticheskaya energiya ozhe elektrona ravna raznosti energii vozbuzhdeniya i energii svyazi Ek Ev Esv Tipichnye kineticheskie energii ozhe elektronov dlya raznyh atomov i perehodov sostavlyayut ot desyatkov eV do neskolkih keV Posle vyleta ozhe elektrona na ego meste ostayotsya vakansiya poetomu obolochka vsyo eshyo nahoditsya v vozbuzhdyonnom sostoyanii energiya ostatochnogo vozbuzhdeniya ravna energii svyazi vyletevshego ozhe elektrona Vakansiya esli ona ne na samom verhnem urovne zapolnyaetsya elektronom s bolee vysokoj obolochki a energiya unositsya ispuskaniem harakteristicheskogo rentgenovskogo fotona ili novogo ozhe elektrona Eto proishodit do teh por poka vakansii ne peremeshayutsya na samuyu verhnyuyu obolochku v svobodnom atome libo ne zapolnyayutsya elektronami iz valentnoj zony kogda atom nahoditsya v veshestve Svobodnyj atom v rezultate perehoda Ozhe iniciirovannogo vybivaniem elektrona vneshnim izlucheniem ili effektom vnutrennej konversii stanovitsya kak minimum dvuhzaryadnym polozhitelnym ionom pervaya ionizaciya vybivanie elektrona vtoraya vylet ozhe elektrona V rezultate effekta Ozhe iniciirovannogo elektronnym zahvatom mozhet obrazovatsya odnozaryadnyj polozhitelnyj ion poskolku v rezultate elektronnogo zahvata zaryad atomnogo yadra umenshaetsya na edinicu Energiya vakansii mozhet byt s nenulevoj veroyatnostyu peredana lyubomu iz elektronov s vyshelezhashih urovnej poetomu spektr ozhe elektronov obychno sostoit iz mnozhestva linij Srednee vremya t ot vozniknoveniya vakansii do eyo zapolneniya konechno i malo poetomu ozhe linii imeyut konechnuyu shirinu DE ħ t 1 10 eV sootvetstvuyushuyu shirine raspada G dannogo atomnogo sostoyaniya Ozhe perehody v kondensirovannom veshestve mogut proishodit vsledstvie zapolneniya vakansij elektronami valentnoj zony v rezultate chego shirina ozhe linij uvelichivaetsya po sravneniyu s perehodami v odinochnyh atomah Ozhe perehody mogut proishodit takzhe v svobodnyh molekulah Molekulyarnyj ozhe spektr sushestvenno slozhnee ozhe spektrov odinochnyh atomov Perehod Kostera KronigaOsobyj sluchaj ozhe effekta v kotorom vakansiya zapolnyaetsya elektronom vneshnego podurovnya toj zhe obolochki nosit nazvanie perehoda Kostera Kroniga V sluchae kogda i emittiruemyj elektron prinadlezhit k toj zhe obolochke effekt nazyvayut superperehodom Kostera Kroniga Effekt Kostera Kroniga byl nazvan v chest otkryvshih ego niderlandskih fizikov Dirka Kostera i Ralfa Kroniga PrimeneniePrimenyaetsya v ozhe spektroskopii metode osnovannom na analize raspredeleniya po energii elektronov voznikshih v rezultate ozhe effekta Sm takzheOzhe rekombinaciya Elektronnyj zahvatPrimechaniyaIUPAC internet edition Effekt Ozhe L Meitner Uber die Entstehung der b Strahl Spektren radioaktiver Substanzen nem Zeitschrift fur Physik magazin 1922 Bd 9 Nr 1 S 131 144 doi 10 1007 BF01326962 Bibcode 1922ZPhy 9 131M P Auger Sur les rayons b secondaires produits dans un gaz par des rayons X Arhivnaya kopiya ot 15 oktyabrya 2017 na Wayback Machine C R A S 177 1923 169 171 LiteraturaParilis E S Effekt Ozhe Tashkent Fan 1969 211 s Meitner L Uber die Entstehung der b Strahl Spektren radioaktiver Substanzen nem Z Physik 1922 Bd 9 H 1 S 131 144 doi 10 1007 BF01326962 Bibcode 1922ZPhy 9 131M Auger P Sur les rayons b secondaires produits dans un gaz par des rayons X fr Comptes rendus hebdomadaires des seances de l Academie des sciences 1923 Vol 177 livr 3 P 169 171 Duparc O H Pierre Auger Lise Meitner Comparative contributions to the Auger effect angl International Journal of Materials Research formerly Zeitschrift fuer Metallkunde 2009 Vol 100 iss 09 P 1162 doi 10 3139 146 110163 Burhop E H S The Auger Effect and Other Radiationless Transitions angl Cambridge Monographs on Physics 1952 Chattarji D The Theory of Auger Transitions angl London Academic Press 1976 SsylkiIUPAC internet edition Auger electron
