Словарь и короткий справочник физической терминологии (стр. 21 )

И. в. по природе возникновения и распространения в нек-рых случаях близки к волнам горения, но отли­чаются тем, что в волнах горения про­исходит высвобождение энергии хим. реакции, а в И. в. энергия, идущая на ионизацию, подводится извне. Если в волне горения кол-во продуктов реакции всегда только увеличивается, то в И. в. концентрация заряж. ч-ц может и возрастать (волна ионизации) и падать (волна рекомбинации).

• , Страты, «УФН», 1968, т. 94, в. 3, с. 439; П е к а р е к Л., Ионизационные волны (страты) в разрядной плазме, там же, с. 463.

,  .

ИОНИЗАЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ (потенциал ионизации), наименьшая разность потенциалов V, к-рую должен пройти эл-н в ускоряющем электрич. поле, чтобы его энергия eV была до­статочна для ионизации невозбуждён­ного атома (или молекулы) электрон­ным ударом (е — заряд эл-на). Та­кой эл-н может ионизовать атом (мо­лекулу), если eV≥eVi, где Vi — И. п. Величина eVi наз. энергией и о н и з а ц и и, она равна работе вырывания эл-на из атома (молекулы). Т. о., И. п.— мера энергии иониза­ции, он характеризует прочность свя­зи эл-на в атоме (молекуле), выража­ется в В и численно равен энергии ионизации в эВ.

п. могут быть опреде­лены при эксперим. исследованиях ионизации атомов электронным уда­ром (см. Франка — Герца опыт), а также путём измерения граничной частоты νi фотоионизации, исходя из соотношения hν≥hνi=eVi, где ν — частота падающего света, νi — мин. частота света, вызывающего фотоиони­зацию. Наиболее точные значения И. п. для атомов и простейших моле­кул могут быть получены из спектроскопич. данных об уровнях энергии и

их схождении к границе ионизации (см. Атом).

п.— И, п., соответст­вующий удалению наиб. слабо свя­занного эл-на из нейтрального невоз­буждённого атома; удалению из иони­зованного атома следующих эл-нов соответствуют второй, третий и т. д. И. п. п. составля­ют от 3,89 В для Cs до 24,58 В для Не и периодически изменяются в зави­симости от ат. номера Z, увеличи­ваясь с ростом Z в пределах одного периода периодич. системы элементов. В пределах одной группы элементов И. п. уменьшается с ростом Z (рис.). п. молекул — того же по­рядка величины, что и для атомов, и обычно составляют от 5 до 15 В. И. п. возрастает при повышении степени ионизации атома.

• , Атомная физика, 6 изд., т. 1, М., 1974.

.

ИОНИЗАЦИЯ, образование положит. и отрицат. ионов и свободных эл-нов из электрически нейтральных атомов и молекул. Термином «И.» обозначают как элементарный акт (И. атома, мо­лекулы), так и совокупность множе­ства таких актов (И. газа, жидкости).

Ионизация в газе и жидкости. Для разделения нейтрального невозбуждён­ного атома (или молекулы) на две или более заряж. ч-цы, т. е. для его И., необходимо затратить энергию И. W. Для всех атомов данного элемента (или молекул данного хим. соедине­ния), ионизующихся из основного сос­тояния с образованием одинаковых ионов, энергия И. одинакова. Про­стейший акт И.— отщепление от ато­ма (молекулы) одного эл-на и обра­зование положит. иона. Свойства ч-цы по отношению к такой И. характери­зуются её ионизационным потенци­алом.

Присоединение эл-нов к нейтр. ато­мам или молекулам (образование от­рицат. ионов), в отличие от др. актов И., может сопровождаться как затра­той, так и выделением энергии; в по­следнем случае говорят, что атомы (молекулы) обладают сродством к элек­трону.

Если энергия И. W сообщается ионизуемой ч-це др. ч-цей (эл-ном, атомом или ионом) при их столкнове­нии, то И. наз. ударной. Вероят­ность ударной И., характеризуемая т. н. сечением И. (см. Сечение эффек­тивное), зависит от рода ионизуе­мых и бомбардирующих частиц и от кинетич. энергии последних Ек: до нек-рого минимального (порогового) значения Ек эта вероятность равна нулю, при увеличении Ек выше поро­га она вначале быстро возрастает, достигает максимума, а затем убы­вает (рис. 1). Если энергии, передава­емые ионизуемым ч-цам в столкнове­ниях, достаточно велики, возможно образование из них, наряду с одно­зарядными, и многозарядных ионов (многократная И., рис. 2). При столкновениях атомов и ионов с

атомами может происходить И. не только бомбардируемых, но и бомбар­дирующих ч-ц. Налетающие нейтр. атомы, теряя свои эл-ны, превраща­ются в ионы, а у налетающих ионов заряд увеличивается; это явление наз. «обдиркой» пучка ч-ц. Обратный про­цесс — захват эл-нов от ионизуемых ч-ц налетающими положит. ионами — наз. перезарядкой ионов (см. также Столкновения атомные).

Рис. 1. Ионизация атомов и молекул водоро­да электронным ударом: 1 — атомы Н; 2 — молекулы Н2 (эксперим. кривые).

Рис. 2. Ионизация аргона ионами Не+. На оси абсцисс отложена скорость ионизирую­щих ч-ц. Пунктирные кривые — ионизация аргона электронным ударом.

В определ. условиях ч-цы могут ионизоваться и при столкновениях, в к-рых передаётся энергия, меньшая W: сначала атомы (молекулы) в пер­вичных соударениях переводятся в возбуждённое состояние, после чего для их И. достаточно сообщить им энергию, равную разности W и энер­гии возбуждения. Т. о., «накопление» необходимой для И. энергии осущест­вляется в неск. последоват. столкно­вениях. наз. ступен­чатой. Она возможна, если стол­кновения происходят столь часто, что ч-ца в промежутке между двумя соударениями не успевает потерять энергию, полученную в первом из них (в достаточно плотных газах, высоко­интенсивных потоках бомбардирую­щих ч-ц). Кроме того, механизм сту­пенчатой И. очень существен в слу­чаях, когда ч-цы ионизуемого в-ва обладают метастабилъными состоя­ниями, т. е. способны относительно долгое время сохранять энергию воз­буждения.

И. может вызываться не только ч-цами, налетающими извне. При до-

229

статочно высокой темп-ре, когда энер­гия теплового движения атомов (мо­лекул) велика, они могут ионизовать друг друга за счёт кинетич. энергии сталкивающихся ч-ц — происходит термическая И. Значит. ин­тенсивности она достигает, начиная с темп-р —103—104 К, напр. в дуговом разряде, ударных волнах, в звёздных атмосферах. Степень термич. И. газа как ф-ция его темп-ры и давления оце­нивается Саха формулой для слабоио­низованного газа в состоянии термодинамич. равновесия.

Процессы, в к-рых ионизуемые ч-цы получают энергию И. от фотонов (квантов эл.-магн. излучения), наз. фотоионизацией. Если атом (молекула) не возбуждён, то энергия ионизующего фотона hν (ν — частота излучения) в прямом акте И. должна быть не меньше энергии И. W. Для всех атомов и молекул газов и жид­костей W такова, что этому условию удовлетворяют лишь фотоны УФ и ещё более коротковолнового излуче­ния. Однако фотоионизацию наблю­дают и при hν<W за счёт ступенча­той И., напр. при облучении видимым светом большой интенсивности. В от­личие от ударной И., вероятность фо­тоионизации максимальна именно при пороговой энергии фотона hν~W, a затем с ростом v падает. Макс. сече­ния фотоионизации в 100—1000 раз меньше, чем при ударной И. Меньшая вероятность компенсируется во мн. процессах фотоионизации значит. плот­ностью потока фотонов, и число актов И. может быть очень большим.

Если разность hν-W относительно невелика, то фотон поглощается в акте И. Фотоны больших энергий (рентге­новские, γ-кванты), затрачивают при И. часть своей энергии (изменяя свою частоту). Такие фотоны, проходя через в-во, могут вызвать значит. число актов фотоионизации. Разность ΔE-W (или hν-W при поглощении фото­на) превращается в кинетич. энергию продуктов И., в частности свободных эл-нов, к-рые могут совершать вто­ричные акты И. (уже ударной).

Большой интерес представляет И. лазерным излучением. Его частота обычно недостаточна для того, чтобы поглощение одного фотона вызвало И. Однако чрезвычайно высокая плот­ность потока фотонов в лазерном пуч­ке делает возможной И., обусловлен­ную одновременным поглощением неск. фотонов (многофотонная И.). Экспериментально в разреженных парах щелочных металлов наблюда­лась И. с поглощением 7—9 фотонов. В более плотных газах И. лазерным излучением происходит комбиниров. образом. Сначала многофотонная И. ос­вобождает неск. «затравочных» эл-нов. Они разгоняются полем световой волны, ударно возбуждают атомы, к-рые затем ионизуются светом (см.