|
1.6-rasm. Atomlarda avtoionizatsion holatlarning paydo bo‘lish mexanizmi.
1.6-rasmda itterbiy atomlarning avtoionizatsion holatlari paydo bo‘lishi sxematik ravishda keltirilgan. Atomlarning ionlanish chegarasi "0" raqami bilan belgilangan. a) - K - elektronlarni o‘yg‘otish orqali hosil bo‘ladigan avtoionizatsion holatlar, b) - - elektronlarni o‘yg‘otish orqali hosil bo‘ladigan avtoionizatsion holatlar, c) - elektronlarni (valent elektronlarni) o‘yg‘otish orqali paydo bo‘ladigan avtoionizatsion holatlardir.
Valent elektronlarni ikki karrali o‘yg‘otganda ham avtoionizatsion holatlar hosil bo‘lishi mumkin, agar valent elektroni o‘yg‘otishining ikki karrali energiyasi, atomning ionlanish energiyasidan katta bo‘lsa. Oddiy hisob-kitoblarning ko‘rsatishicha, ikki karrali o‘yg‘otish orqali hosil bo‘ladigan avtoionizatsion spektrlar juda tor kengayishga ega bo‘ladi. Model potensial metodi orqali avtoionizatsion holatning o‘rni va spektral kengligini aniq hisoblash mumkin.
1.5 Atomlarni yuqori uyg‘ongan Ridberg holatlari orqali ionlashtirish
Atomlarni rezonans ionlashtirishda eng keng qo‘llaniladigan effektiv universal yondashuv bu-atomlarni ko‘pbosqichli rezonans usul bilan ionlanish chegarasi pastida joylashgan yuqori uyg‘ongan (ridberg) holatlarigacha o‘yg‘otish va sungra, faqat uyg‘ongan atomlarni qisqa impulsli elektr maydoni yoki, infraqizil lazer nurlanishi yoki begona atomlar bilan to‘qnashish natijasida ionlashtirish hisoblanadi (1.7-rasm).
1.7-rasm. Yuqori uyg‘ongan atomlarni ionlashtirish usullari.
Bu yondashuv ridberg holatlarining o‘ziga xos spektroskopik xossalariga asoslangan. Shu sababli ridberg atomlarining elektr maydon ta’sirida yuz beradigan ba’zi o‘zgarishlarga to‘xtalamiz.
Atomlarning radiuslari bosh kvant soni o‘zgarishiga qarab quydagicha o‘zgaradi
(1.24)
bu erda
ao - Borning birinchi radiusi.
- bosh kvant soni.
Yuqori uyg‘ongan ridberg holatlarigacha o‘yg‘otilgan atomlarning elektronlari yadroning Kulon maydonida bo‘ladi. Atomlarining yuqori uyg‘ongan ridberg holatlarini tadqiq qilish, atom energetik sathlaridagi nozik va o‘ta nozik strukturalarni, kvant defektlarni, izotopik siljishlarni, ridberg va avtoionizatsion holatlar o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir mexanizmlarini o‘rganishga imkon beradi.
Atomlarning uyg‘ongan holatlari ichida birinchi guruhni yuqori uyg‘ongan holatlar egallaydi. Ko‘pchilik hollarda ionlanish chegarasiga yaqin joylashgan energetik holatlarni ridberg holatlari deb ataydilar. Ridberg holatlarida atomlarning valent elektronlari atomning yadrosi bilan kuchsiz bog‘langan. Shu sababli bunday atomlarni kuchsiz tashqi maydon ta’sirida osongina ionlashtirish mumkin. Ikkinchi tomondan, elektronning yadro bilan kuchsiz bog‘langanligidan bu holatlarning yashash vaqti ham odatdagi energetik holatlar vaqtidan bir necha barobar katta. Bu xususiyati jihatdan yuqori uyg‘ongan Ridberg holatlari atomning rezonans va metastabil holatlari oralig‘ida joylashgan holatlardir.
Endi yuqori uyg‘ongan Ridberg holatlarning ionlanish potensialini, ya’ni elektronning bog‘lanish energiyasini aniqlaymiz. Elektronning atom yadrosi bilan o‘zaro bog‘lanish potensiali quyidagicha aniqlanadi.
(1.25)
bu erda
r- elektron va yadro o‘rtasidagi masofa.
e- elektron zaryadi.
- elektronning atom yadrosi bilan qisqa ta’sirlashish potensiali.
Bu erda asosiy rolni kulon o‘zaro ta’sir maydoni o‘ynaydi. Agar faqat qisqa ta’sirlashish potensialini hisobga olsak, biz vodorod atomiga ega bo‘lamiz.
Uning potensiali
(1.26)
bu erda
- bosh kvant soni
- ionlashtirish potensiali.
- Plank doimiysi.
- elektron massasi.
Endi kulon o‘zaro ta’sir asosiy rolni o‘ynagani holda qisqa ta’sirlanishning asosiy qiymatini aniqlaymiz. Bu ta’sir natijasida qaralayotgan energetik holatlar siljiydi, ya’ni:
(1.27)
dagi chiziqcha elektronlarning atomdagi o‘rtacha taqsimotini xarakterlaydi. Bu o‘z navbatida quyidagicha aniqlanadi.
(1.28)
- qisqa ta’sir potensiali
uyg‘ongan atomlarning ta’sirlashish oblastida paydo bo‘lish ehtimoliyati.
O‘z navbatida
qaysiki bo‘lsa
bularni hisobga olgan holda (1.28) ni quyidagicha yozish mumkin.
(1.29)
(1.29) dagi - kvant defekti deb ataladi.
Bu parametr energetik holatlarning qisqa ta’sirlashish potensiali maydoni ta’sirida siljishini ifodalaydi.
- esa effektiv kvant soni deyiladi. Energetik holatlarning kvant deffekti orbital momentning oshishi bilan keskin kamayadi. Haqiqatdan ham orbital momentning oshishi elektronning yadro atrofidagi qisqa ta’sirlashish potensialida paydo bo‘lish ehtimoliyatini kamaytiradi. Bu qisqa ta’sirlashish potensialining oshishi bilan va og‘ir atomlarda bosh kvant sonining boshlanish hisobi bilan bog‘liq. Masalan: seziy atomi valent elektroni uchun ionlanish potensiali ga teng, bunda , , albatta . bu farq bosh kvant sonining oshishi bilan juda katta qiymatlarga o‘zgarmaydi. Seziyning elektroni uchun bu qiymat 4 atrofida.
Yuqori uyg‘ongan atomlarning yana bir muhim parametrlaridan biri uning nurlanish vaqti. Yuqori uyg‘ongan holatlarning nurlanish vaqtini quyidagicha ifodalash qulay.
(1.30)
Elektr maydoni atomlarni lazer nurlari yordamida o‘yg‘otilgandan so‘ng, impuls ta’riqasida beriladi. Shu sababli Shtark effekti bu holda ko‘zatilmaydi, chunki elektr maydon impulsi ridberg holatlari lazer nurlari ta’sirida o‘yg‘otilgandan sung beriladi. Bunda energetik sathlar bo‘linmaydi, kengaymaydi va siljimaydi. Ionlashishning effektivligi 100% ga bormasligi mumkin, chunki atomlar pog‘onali ravishda o‘yg‘otilishda oraliq holatlarda qolib ketadi.
Yuqorida qayd etilgan ridberg holatlarga o‘yg‘otilgan atomlarni ionlashtirishdagi uch yondashuv haqida qisqacha to‘xtalamiz:
a) Elektr maydon ta’sirida ionlashtirish.
Atomning elektron spektrini elektr maydoni shunday o‘zgartiradiki, natijada ionlanish chegarasidan pastda joylashgan bir qism diskret energetik holatlar kontinuumga tutashib ketadi va avtoionizatsiya yuz beradi. Bu sxematik ravishda 1.8-rasmda keltirilgan.
Do'stlaringiz bilan baham: |
