Ionizarea atomilor poate fi directa, indirecta sau multifotonica. În primul caz, un atom sau o moleculă care se ciocnește cu un foton absoarbe energia acestuia și devine ionizată. În acest caz, energia fotonului trebuie să depășească energia de ionizare. În al doilea caz, atomul, după ce a absorbit energia fotonului, intră într-o stare excitată. Dacă durata de viață în starea excitată este suficient de lungă, atunci, ca urmare a evenimentelor ulterioare de absorbție a fotonului, poate avea loc și ionizarea atomului. Aceste procese pot fi scrise după cum urmează:
unde indică un atom neutru, excitat și ionizat.
În procesul de ionizare directă, legile de conservare a energiei și a impulsului trebuie îndeplinite:
unde este vectorul unitar care determină direcția inițială a fasciculului de lumină și este masa și viteza electronului, M și V sunt masa și viteza ionului. Un electron separat de un atom se mișcă în direcția opusă ionului pozitiv. Având în vedere acest lucru
Valoarea părții drepte a expresiei (28.3) nu poate depăși unu; De aceea
Prima dintre expresiile (28.2) poate fi scrisă ca
Aceasta înseamnă că aproape toată energia cuantumului este transferată electronului.
A. Ionizare multifotol
Procesul de ionizare multifoton este de cel mai mare interes. Teoria sa a fost dezvoltată de Bebb și Gold, Phelps, Bunkin și Prokhorov, Keldysh, Delaunay, Gontier și Train, etc. Conform clasificării Delaunay, ionizarea multifotonică este în multe cazuri un proces multifoton direct, rezonant sau de ordin înalt. În general, energia câtorva sau chiar 10-20 de fotoni nu este exact egală cu energia de ionizare. Prin urmare, interacțiunea acestor fotoni cu un atom nu poate fi rezonantă. Probabilitatea de ionizare a unui atom în 1 s este proporțională cu gradul de flux de fotoni (unde este multiplicitatea procesului de ionizare):
Aici fasciculul laser rubin cu densitate de putere este echivalent cu fluxul de fotoni.Mărimea se numește secțiunea transversală de ionizare efectivă a ordinului. De exemplu, energia de ionizare a unui atom de heliu este de 24,58 eV; energia unui cuantum de radiație dintr-un laser rubin este de numai 1,78 eV, prin urmare numai absorbția simultană a 14 cuante poate asigura ionizarea atomilor de heliu. În tabel Figura 28.2 prezintă energiile de ionizare ale unor atomi și molecule. Bebb și Gold au calculat secțiunile efective pentru ionizarea He și H folosind teoria perturbațiilor; ionizarea acestor atomi necesită absorbția simultană a 7, 8, 9, 13 și, respectiv, 14 cuante de radiație laser rubin. Cea mai simplă aproximare a acestui proces este introducerea unei tranziții de tip dipol și reprezentarea unui electron detașat dintr-un atom ca o undă plană. Este imposibil de prezentat aici teoria lui Bebb și Gold din cauza naturii sale greoaie. Prezentăm doar principalele rezultate ale lucrării, care sunt prezentate sub forma unui tabel. 28.3. După cum se poate observa din tabel, secțiunile transversale de ionizare multifotoni sunt extrem de mici. Cu toate acestea, trebuie amintit că fluxul de fotoni în
Tabelul 28.2 (vezi scanarea) Energiile de ionizare ale unor atomi și molecule
Tabelul 28.3 (vezi scanare) Secțiuni transversale eficiente de ionizare multifotoni și fluxuri de fotoni de prag necesare pentru a iniția defalcarea și calculate pentru densitatea gazului și expunerea volumului de gaz la un impuls laser de 10 ns
fascicul laser poate atinge valori foarte mari. Verificarea experimentală a formulei (28.5) este foarte; simplu. Lăsând deoparte de-a lungul axelor de coordonate, obținem o dreaptă, a cărei panta determină
Procesul de ionizare multifoton poate fi descris teoretic și fără ajutorul teoriei perturbațiilor etc.). În această metodă, care este adesea numită metoda Reuss, sunt luate în considerare doar două stări ale electronului - starea inițială și cea finală. Dacă se înțelege că starea finală este un atom ionizat, care corespunde unei schimbări a energiei electronilor de la o anumită valoare la un continuum, se pot calcula secțiuni transversale eficiente de ionizare multifoton pentru mulți atomi asemănătoare hidrogenului. Acest lucru a facilitat calculul dependenței secțiunilor transversale efective de starea de polarizare a luminii (și altele), ale căror rezultate au fost confirmate experimental în lucrările lui Kagan și colab., Fox și colab. și Cervenant și Isenor. Calculele teoretice arată că atunci când probabilitatea de ionizare a atomilor depinde în mod semnificativ de starea de polarizare a luminii. Când lumina polarizată circular este mai eficientă decât lumina polarizată liniar. Când lumina polarizată liniar devine mai eficientă. Pentru ilustrare în fig. Figura 28.15 prezintă un grafic al dependenței de ordinea procesului (la ).
Kagan și colab. au observat ionizarea vaporilor de cesiu de către a doua armonică a unui laser rubin. Procesul a fost de doi fotoni. S-a stabilit că eficiența ionizării prin radiații circulare
Orez. 28.15. Raportul secțiunilor transversale efective ale ionizării multifotonice pentru radiații cu polarizare circulară și liniară în funcție de numărul de cuante absorbite simultan de radiație laser cu neodim.
polarizarea a fost de câteva ori mai mare decât pentru radiația polarizată liniar. Fox și colab. au raportat în curând ionizarea cu trei fotoni a atomilor de cesiu de către un fascicul laser rubin, în care lumina polarizată circular a fost de două ori mai eficientă decât lumina polarizată liniar. În plus, calculele fără utilizarea teoriei perturbațiilor au arătat că dependența probabilității ionizării multifotonice de fluxul de fotoni poate avea maxime și minime. Efectul de rezonanță joacă un rol special în procesul de ionizare multifoton. Apare atunci când energia totală a mai multor fotoni este exact egală cu energia unui electron într-una dintre stările excitate. Astfel, procesul de ionizare poate fi în două etape. În primul rând, electronul intră într-o stare excitată și apoi se desprinde complet de atom. Contribuții semnificative la cercetarea efectelor de rezonanță au fost făcute de Delaunay și colab., Evans și Thonemann și Held și colab.
Ionizarea atomilor
Fiecare atom este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv, în care este concentrată aproape întreaga masă a atomului, și electroni, care se rotesc pe orbite în jurul nucleului și formează împreună așa-numita înveliș electronic al atomului. Stratul exterior al învelișului conține electroni care sunt relativ slab legați de nucleu. Când un atom este bombardat de o particulă, de exemplu un proton, unul dintre electronii exteriori poate fi smuls din atom, iar atomul se transformă într-un ion încărcat pozitiv (Fig. 6a). Acest proces se numește ionizare.
Într-un cristal semiconductor, în care atomii ocupă poziții strict definite, ca rezultat al ionizării se formează electroni liberi și ioni încărcați pozitiv (găuri).
Astfel, apar perechi electron-gaură în exces care nu erau prezente anterior în cristal. Concentrația unor astfel de perechi neechilibrate poate fi calculată chiar folosind formula:
unde e este sarcina electronului; d - rata dozei (densitatea fluxului) de radiație; Cu - coeficientul de conversie, in functie de tipul radiatiei si spectrul energetic al acesteia; f este durata de viață a purtătorilor minoritari de taxe.
O creștere semnificativă a concentrației purtătorilor de sarcină perturbă funcționarea dispozitivelor semiconductoare, în special a celor care funcționează pe purtători non-majoritari.
Curenții de ionizare printr-o joncțiune p-n în timpul unei explozii nucleare pot atinge valori mari (10 6 A/cm2) și pot duce la defectarea dispozitivelor semiconductoare. Pentru a reduce curenții de ionizare, este necesar să se reducă cât mai mult posibil dimensiunile joncțiunilor p-n.
Orez. A- ionizarea atomului; b - rețea cristalină înainte de iradiere; V- formarea unui defect de radiație în cristal; 1 - pozitia normala a atomului; 2 - atomul este deplasat într-un situs interstițial; 3 - post vacant creat; 4 - particule de bombardare
Formarea defectelor de radiație
Atunci când semiconductorii sunt expuși la radiații nucleare (neutroni, protoni, raze gamma etc.), pe lângă ionizare, care consumă aproximativ 99% din energia radiației, se formează defecte de radiație. Un defect de radiație poate apărea dacă energia particulei de bombardare este suficientă pentru a deplasa un atom dintr-un loc din rețeaua cristalină într-un loc interstițial. De exemplu, un atom de siliciu este deplasat dacă primește o energie de aproximativ 15 - 20 eV de la o particulă care bombardează. Această energie este de obicei numită energie de deplasare de prag. În fig. 6, în Este prezentată cea mai simplă schemă pentru formarea defectelor de radiație primară într-un semiconductor. Particula de intrare 4, interacționând cu un atom de rețea, îl deplasează în locul interstițial 2. Ca urmare, este creat postul vacant 3. Un loc vacant și un atom interstițial sunt cele mai simple defecte de radiație sau, așa cum sunt numite și perechi Frenkel. Atom deplasat 2 , dacă i se transferă energie peste prag, aceasta poate provoca, la rândul său, deplasări secundare. O particulă care bombardează poate crea, de asemenea, noi deplasări. Acest proces va continua până când particula și atomul deplasat își consumă toată energia pe ionizare și deplasare sau părăsesc volumul cristalului. Astfel, atunci când este bombardat de o particulă nucleară, într-un cristal poate apărea o întreagă cascadă de deplasări atomice, perturbându-i structura.
Energia transferată unui atom de rețea de către un neutron sau o particulă încărcată grea (ion, proton) în cazul unei coliziuni frontale este calculată pe baza legii ciocnirii bilelor dure folosind formula:
Legea conservării energiei
Legea conservării impulsului
De la (13)
unde m - masa neutronilor; M - masa nucleului unui atom semiconductor; E m - energia neutronilor. Din expresie este clar că cu cât masa nucleului atomului cu care se ciocnește neutronul este mai mică, cu atât energia transferată către acest atom este mai mare.
La determinarea energiei cinetice a atomilor de recul care apar sub influența particulelor încărcate de lumină (electroni, pozitroni), se ia în considerare potențialul electric al rețelei cristaline și modificarea masei particulei în funcție de viteza acesteia. Pentru cazul iradierii cu electroni rapizi, expresia are forma:
unde E max este cea mai mare energie cinetică a atomului deplasat; E uh - energia cinetică a electronului; m - masa electronilor în repaus; Cu - viteza luminii; M - masa nucleului unui atom semiconductor.
Când semiconductorii sunt iradiați cu raze gamma, probabilitatea formării deplasărilor ca urmare a interacțiunii directe a razelor gamma cu nucleele atomice este foarte mică. Deplasările în acest caz vor apărea din cauza electronilor formați în semiconductor sub influența razelor gamma. În consecință, apariția deplasărilor într-un semiconductor în timpul iradierii cu raze gamma ar trebui considerată ca un proces secundar, adică. În primul rând, se formează electroni rapizi, iar apoi, sub influența lor, au loc deplasări atomice.
În plus, atunci când sunt iradiate cu particule de înaltă energie (neutroni, protoni, electroni), regiuni întregi de perturbații ale radiației - regiuni dezordonate - se pot forma și în cristale semiconductoare. Acest lucru se întâmplă deoarece particula care bombardează, care are energie cinetică mare, transferă o parte semnificativă din ea atomului deplasat, ceea ce produce perturbări puternice. Ulterior, particula care bombardează poate chiar să părăsească cristalul și să zboare din el. Atomul deplasat, având dimensiuni geometrice mari în comparație cu particula care bombardează și, în plus, fiind încărcat electric (un ion), deoarece în timpul deplasării unii dintre electronii de valență sunt îndepărtați din el, nu va putea zbura din cristal ca liber ca, de exemplu, un neutron. Acest lucru este îngreunat de distanțele mici dintre atomii din cristal și câmpul electric. Atomul deplasat este forțat să-și petreacă toată energia cinetică enormă într-un volum mic pentru a împinge atomii rețelei cristaline. Acest lucru creează o regiune de perturbare a radiațiilor, similară ca formă cu o sferă sau elipsoid.
S-a stabilit că pentru formarea unei regiuni de dezordine în siliciu, energia atomului de recul (deplasare) trebuie să fie mai mare de 5 KeV. Dimensiunea zonei va crește odată cu creșterea energiei acesteia. Conform rezultatelor studiilor cu microscopul electronic, dimensiunile regiunilor dezordine se află în intervalul 50 - 500?. S-a stabilit că concentrația purtătorilor de sarcină în regiunea dezordonată este de multe ori mai mică decât în regiunea netulburată a semiconductorului. Ca urmare, o diferență de potențial de contact apare la limita regiunii dezordonate și a matricei principale a semiconductorului, iar regiunea dezordonată este înconjurată de o barieră de potențial electric care împiedică transferul purtătorilor de sarcină.
Atomii deplasați și regiunile de dezordine sunt considerate daune primare ale radiațiilor la un semiconductor. Numărul acestora va crește odată cu creșterea fluxului de particule de bombardare. La debite foarte mari (mai mult de 10 23 părți/cm2), semiconductorul își poate pierde structura cristalină, rețeaua sa se va prăbuși complet și se va transforma într-un corp amorf.
Numărul de atomi primari deplasați pe unitatea de volum a unui semiconductor poate fi estimat aproximativ folosind formula
unde F este fluxul de particule (total); N este numărul de atomi din 1 cm 3 de semiconductor; y d este secțiunea transversală a coliziunilor care provoacă deplasări atomice.
Secțiunea transversală de coliziune este o anumită zonă efectivă, măsurată în centimetri pătrați, care caracterizează probabilitatea ca o particulă, cum ar fi un neutron, să se ciocnească cu nucleul unui atom al unei substanțe. Nucleul este foarte mic în comparație cu un atom. Prin urmare, probabilitatea de a o lovi este foarte mică. Secțiunea transversală de coliziune pentru neutroni cu o energie de 1-10 MeV este de obicei egală cu 10-24 cm2. Dar, deoarece 1 cm 3 de materie conține aproximativ 10 23 de atomi, ciocnirile apar destul de des. Deci, pentru 10 „împucături” în 1 cm 3 de semiconductor există aproximativ o coliziune (lovitură). Conform formulei de mai sus, cu un flux de 10 12 neutroni/cm 2 în 1 cm 3 de semiconductor, au loc aproximativ 10 11 deplasări ale atomilor, care la rândul lor pot provoca deplasări secundare.
Trebuie remarcat faptul că defectele de radiație primară (atomul interstițial și vacante) nu sunt stabile. Ele interacționează între ele sau cu impuritățile și alte imperfecțiuni prezente în cristal. Acesta este modul în care se formează defecte de radiație mai complexe, de exemplu, pentru siliciu n-tip de conductivitate dopata cu fosfor, cele mai tipice defecte de radiatie sunt vacant + atom de fosfor (E-centrul), vacant + atom de oxigen (A-centru), divacancy (legarea a doua vacante). În prezent, au fost identificate un număr mare de tipuri diferite de defecte de radiație, care se caracterizează prin stabilitate termică diferită și capacitatea de a influența proprietățile electrice și mecanice ale materialului. Defectele de radiație, în funcție de structura lor, provoacă apariția unui întreg spectru de niveluri de energie în banda interzisă a unui semiconductor. Aceste niveluri sunt principalul motiv pentru modificările proprietăților semiconductorilor la iradiere.
IONIZAREA
IONIZAREA
Educația va ajuta. si nega. ioni și electroni liberi din atomi și molecule neutre din punct de vedere electric. Termenul „eu”. denotă atât un act elementar (activitatea unui atom), cât și un set de multe astfel de acte (activitatea unui gaz, a unui lichid).
Ionizare în gaz și lichid. Pentru a separa un atom (sau moleculă) neutru, neexcitat în două sau mai multe sarcini. ch-tsy, adică pentru I. său, este necesar să se cheltuiască energie I. W. Pentru toți atomii unui element dat (sau moleculele unui compus chimic dat), ionizati din cel principal cu formarea de ioni identici, I. este la fel. Cel mai simplu act al lui I. este desprinderea unui electron dintr-un atom (moleculă) și formarea unui electron. si ea. Proprietățile unei particule în raport cu o astfel de radiație sunt caracterizate de potențialul său de ionizare.
Conexiunea electronilor la neutri. atomii sau moleculele (formarea ionilor negativi), spre deosebire de alte acte de energie, pot fi însoțite atât de cheltuirea, cât și de eliberarea de energie; în acest din urmă caz, se spune că atomii (moleculele) au afinitate electronică.
Dacă energia energiei W este transmisă unei particule ionizate de o altă particulă (electron, atom sau ion) la ciocnirea lor, atunci se numește energie. percuţie. Probabilitatea impactului I., caracterizată prin așa-numita. secțiunea transversală I. (vezi EFECTIV), depinde de tipul de particule ionizate și bombardante și de cinetică. energia ultimului Ek: până la o anumită valoare minimă (prag) Ek această probabilitate este zero, cu o creștere a lui Ek peste prag, mai întâi crește rapid, atinge un maxim și apoi scade (Fig. 1). Dacă energiile transferate la particulele ionizabile în ciocniri sunt suficient de mari, este posibil să se formeze din acestea, împreună cu ionii încărcați unic, și ioni încărcați multiplicați (ionizare multiplă, Fig. 2). În ciocnirile atomilor și ionilor cu atomii, poate avea loc distrugerea nu numai a particulelor bombardate, ci și a particulelor bombardate. Sosire neutre atomii, pierzându-și electronii, se transformă în ioni, iar cei ai ionilor incidenti cresc; acest fenomen se numește „decuparea” pachetului h-ts. Procesul invers este captarea electronilor din particulele ionizate de către particulele care intră. ioni – numiti schimbul de sarcină de ioni (vezi COLIZII ATOMICE).
Orez. 1. Ionizarea atomilor si moleculelor de hidrogen prin impact electronic: 1 - atomi de H; 2 - H2 (curbe experimentale).
Orez. 2. Ionizarea argonului de către ionii He+. Axa absciselor prezintă particule ionizante. Curbe întrerupte - ionizarea argonului prin impactul electronilor.
În definiție În condiții, particulele pot fi ionizate și în timpul ciocnirilor, în care se transferă energie mai mică decât W: în primul rând, atomii (moleculele) din ciocnirile primare sunt transferați la , după care pentru ionizarea lor este suficient să le conferim o energie egală cu diferența dintre W și energia de excitație. Astfel, „acumularea” energiei necesare I. se realizează pe mai multe perioade. secvenţial ciocniri. Similar cu I. numit. călcat. Este posibil dacă ciocnirile apar atât de des încât particulele din intervalul dintre două ciocniri să nu aibă timp să piardă energia primită în prima dintre ele (în gaze suficient de dense, fluxuri de mare intensitate de particule bombardante). În plus, mecanismul de radiație în trepte este foarte important în cazurile în care particulele substanței ionizate au stări metastabile, adică sunt capabile să rețină energia de excitație pentru un timp relativ lung.
I. poate fi cauzată nu numai de particulele care zboară din exterior. La o temperatură suficient de ridicată, când energia mișcării termice a atomilor (moleculelor) este mare, aceștia se pot ioniza reciproc datorită cineticii. energia de ciocnire ch-ts - se produce I termic.Aceasta înseamnă. atinge intensitatea începând de la o temperatură de -103-104 K, de exemplu. în descărcări cu arc, unde de șoc și atmosfere stelare. Gradul termic Energia unui gaz în funcție de temperatura și presiunea acestuia este estimată prin formula lui Sakha pentru un gaz slab ionizat în stare termodinamică. echilibru.
Procesele în care particulele ionizate primesc energie de la fotoni (cuante de radiație electromagnetică) sunt numite. fotoionizare. Dacă (molecula) nu este excitată, atunci energia fotonului ionizant hn (n este frecvența radiației) în actul direct al radiației nu trebuie să fie mai mică decât energia radiației W. Pentru toți atomii și moleculele de gaze și lichide , W este astfel încât numai fotonii UV îndeplinesc această condiție și radiația cu lungime de undă chiar mai scurtă. Cu toate acestea, fotoionizarea se observă și la hn
Dacă diferența hn-W este relativ mică, atunci este absorbită în actul radiației Fotonii de înaltă energie (razele X, g-quanta) își cheltuiesc o parte din energia în timpul radiației (schimbându-și frecvența). Astfel de fotoni, trecând prin ceva, pot provoca. numărul de evenimente de fotoionizare. Diferența DE-W (sau hn-W la absorbția unui foton) se transformă în cinetică. energia produselor energetice, în special electronii liberi, care pot efectua acte secundare de energie (deja șoc).
Imigrarea cu radiații laser este de mare interes. Frecvența acestuia este de obicei insuficientă pentru ca un foton să provoace radiații.Totuși, fluxul extrem de mare de fotoni din fasciculul laser face posibilă radiația, datorită absorbției simultane a mai multor. fotoni (imagini multifotonice). Iradierea cu absorbția a 7-9 fotoni a fost observată experimental în vapori rarefiați de metale alcaline. În gazele mai dense, radiația laser se combină. cale. În primul rând, multifotonul I. eliberează mai multe. „sămânță” el-nov. Ele sunt accelerate de un câmp luminos, excită în mod șocant atomii, care sunt apoi ionizați de lumină (vezi TESTUL DE LUMINĂ). Fotoionizarea joacă creaturi. rol, de exemplu, în procesele de radiație a straturilor superioare ale atmosferei, în formarea de streamers în timpul defalcarea gazelor.
I. atomi şi molecule de gaz sub influenţa electrică puternică. câmpuri (=107 -108 V*cm-1), numite. autoionizare, utilizată în proiectorul de ioni și proiectorul electronic.
Gazele și lichidele ionizate au conductivitate electrică, care, pe de o parte, stă la baza descompunerii lor. aplicații și, pe de altă parte, face posibilă măsurarea gradului de radiație al acestor medii, adică raportul concentrației de sarcină. h-ts în ele la concentrația inițială de neutroni. tsk.
Dicționar enciclopedic fizic. - M.: Enciclopedia Sovietică. . 1983 .
IONIZAREA
Transformarea particulelor atomice neutre din punct de vedere electric (atomi, molecule) ca urmare a transformării uneia sau mai multor dintre ele. electroni în ionii polo și electroni liberi. Ionii pot fi, de asemenea, ionizați, ceea ce duce la o creștere a multiplului sarcinii lor. (Atomii și moleculele neutre pot, în cazuri speciale, adăuga electroni, aproximativ ioni negativi.) Termenul „eu”. desemnat ca act elementar (iradierea unui atom, moleculă) și un set de multe astfel de acte (iradierea unui gaz, fotoionizare); ionizare câmp; I. la interacţiunea cu suprafeţele solid (ionizarea suprafeței); Primele două tipuri de I sunt discutate mai jos. Ionizare prin coliziune este cel mai important mecanism de radiație în gaze și plasmă. Actul elementar al lui I. se caracterizează prin eff. secțiunea transversală de ionizare s i [cm 2 ], în funcție de tipul particulelor care se ciocnesc, de stările lor cuantice și de viteza mișcării relative. Când se analizează cinetica energiei, se folosesc conceptele de viteză a energiei.<v sunt eu ( v)>, care caracterizează numărul de ionizare pe care o particulă ionizantă îl poate produce în 1 s:
Aici v- viteza se referă la mișcare și F(v)- funcția de distribuție a vitezei particulelor ionizante. Probabilitatea ionizării w i unui atom (moleculă) dat pe unitatea de timp la densitate N numarul de particule ionizante este legat de viteza radiatiei.Rolul decisiv in gaze si plasme este jucat de impactul electronilor (coliziuni cu 
Orez. 1. Ionizarea atomilor si moleculelor de hidrogen prin impact electronic; 1 -
atomi de H; 2 -
Molecule H2 (curbe experimentale); 3 -
atomi de H (calcul teoretic, Born); 4 -
calcul
electroni). Procesul dominant este îndepărtarea unui electron de un electron - îndepărtarea unui electron (de obicei extern) dintr-un atom. Cinetică. energia electronului ionizant trebuie să fie mai mare sau egală cu energia de legare a electronului din atom. Min. valoare cinetică energia electronului ionizant se numește. pragul de ionizare (limită). Secțiunea transversală a impactului electronic al atomilor, moleculelor și ionilor este zero la prag și crește (aproximativ liniar) odată cu creșterea cineticii. energie, atinge valori maxime la energii egale cu mai multe (2-5) valori de prag, stări de autoionizare sau I. interne. învelișurile atomului. Acestea din urmă pot fi considerate independent, deoarece contribuția lor la radiație este asociată cu alte învelișuri de electroni ale atomului. 
Orez. 2. Ionizarea atomilor de Zn prin impact de electroni în apropierea pragului.
Alături de electronii cu un singur electron, este posibil să se elimine doi sau mai mulți electroni într-un eveniment de coliziune, cu condiția ca cinetica energia este mai mare sau egală cu energia corespunzătoare I. Secţiunea transversală a acestor procese în mai multe. ori (pentru doi și trei electroni) sau de mai multe ori. ordinele de mărime (pentru procesele cu mai multe electroni) sunt mai mici decât secțiunile transversale pentru radiația cu un singur electron.De aceea, în cinetica radiației gazelor și plasmei, principalul Rolul îl joacă procesele de autoionizare cu un electron I. și excitație cu un electron. state.
unde a 0 = 0,529,10 -8 cm - raza Bora; R=13,6 eV -t. n. Unitatea de energie Rydberg, egală cu energia atomului de hidrogen de la bază. state (vezi constanta Rydberg); E eu- energia stării considerate a atomului sau ionului; n l - numărul de electroni echivalenți din învelișul unui atom; l- valoarea momentului orbital al începutului. stări ale electronilor; valoarea u=(E-E i)/E i există o diferență de cinetică energia electronilor incidente E și pragul de ionizare E i, exprimată în unități de E i. Funcțiile Ф(u) sunt calculate și tabulate pentru un număr mare de atomi și ioni în . La energii mari ale electronului incident EдE i se aplică teoria perturbaţiilor primul ordin (așa-numitul aproximare născută).În acest caz, pentru atomul de hidrogen din bază. functie de stat
În regiunile de energie joasă și medie a electronului incident (uхl), cel mai important efect afectează valoarea lui s i, este un efect de schimb asociat cu identitatea electronilor incidenti si scosi din atom. Calcul s i ionizarea cu un singur electron în cadrul teoriei perturbației, ținând cont de efectul de schimb, duce la un acord satisfăcător cu experimentul pentru majoritatea atomilor și ionilor.Îmbunătățirea (și complexitatea) metodelor de calcul face posibilă descrierea structurii detaliate a ionizării. curbe, precum și electroni eliberați prin energie și unghi de împrăștiere (adică, secțiune transversală diferențială).Viteza de mai sus a lui I. (1) în ipoteza unei distribuții Maxwelliene a electronilor peste viteze poate fi reprezentată sub forma
unde b =
E i/kT, T - temp-pa de electroni ionizanţi. Funcțiile G(b) sunt calculate și tabulate pentru un număr mare de atomi și ioni. După cum se poate observa din formulele (2) și (4), cu creșterea sarcinii ionice Z() I. proporţia scade. Z -4 ,
viteza I. Odată cu o creștere a energiei electronului incident, este posibil din punct de vedere energetic să eliminați unul dintre electroni 
Orez. 3. Ionizarea unui atom de hidrogen de către protoni: 1 -
date experimentale; 2 -
calcul în aproximarea Born; 3 -
calcul .
intern scoici ( K, L,. ..)atomi (sau ioni) multielectroni. Curenții și vitezele corespunzătoare sunt descrise și prin formulele (2) și (4). Cu toate acestea, crearea unui post vacant în interior coajă duce la formarea autoionizării. starea atomului, care este instabilă și se dezintegrează odată cu îndepărtarea unuia sau mai multor din atom. electroni și radiații fotonice ( efectul melc). Dar secțiunea transversală a acestui proces este mult mai mică decât secțiunea transversală a I. ext. coajă, prin urmare, în plasmă, mecanismul dominant pentru formarea ionilor cu încărcare multiplă este secvenţial I. ext. scoici. 
În gaze dense și cu fluxuri de mare intensitate de particule bombardante cu proprietăți cinetice. energie 
Orez. 5. Ionizarea hidrogenului molecular de către atomi de hidrogen (curba 1) și protoni (curba 2) ).
Radiația atomilor și moleculelor în ciocnirile cu atomi neutri se explică prin aceleași mecanisme ca și în ciocnirile cu ionii; totuși, de regulă, este mai puțin eficientă din punct de vedere cantitativ. În fig. 5 sunt date pentru compararea ionizării. curbe pentru ionizarea hidrogenului molecular de către atomii de hidrogen și protoni. schimbul de sarcină de ioni.Natura „cvasimoleculară” a proceselor de ciocnire a particulelor atomice la viteze mici poate duce la o formare mai eficientă a ionilor cu sarcină mai mare decât unitatea decât în ciocnirile electronice (la aceleași viteze). diagnosticul cu plasma) .
În acest caz, este necesar să existe date fiabile despre temperatura (funcția de distribuție) a particulelor și densitatea acestora. Această metodă a fost folosită cu succes pentru a studia impactul electronilor al ionilor cu încărcare multiplă (Za10). Ionizare prin lumină (fotoionizare)- proces de radiație a particulelor atomice ca urmare a absorbției fotonilor. În câmpurile luminoase slabe, apare radiația cu un singur foton.În câmpurile luminoase de mare intensitate, este posibil ionizare multifotonica. De exemplu, frecvența radiației laser este de obicei insuficientă pentru ca absorbția unui foton să provoace radiații.Cu toate acestea, densitatea de flux extrem de mare a fotonilor dintr-un fascicul laser face posibilă radiația multifoton.Experimental, radiația cu absorbția a 7-9 fotoni a fost observată în vapori rarefiați de metale alcaline.
unde a= 1 / 137 - constantă de structură fină, w g - puritatea limitatoare a fotoionizării, w - frecvența fotonului și 
. Pentru atomul de hidrogen w g = 109678,758 cm-1 (l@1216 E). (În spectroscopie, frecvența este adesea dată în cm „invers, adică ~1/l.) Aproape de limita de fotoionizare (w-w g bw g)
departe de graniță (w-w g dw g)
Secțiunea transversală pentru fotoionizare din stările excitate scade odată cu creșterea h. număr cuantic n proporţional n -5 (pentru n/Z). Secțiunea transversală de fotoionizare s f este legată de coeficient. 
Orez. 6. Fotoionizarea atomilor de metale alcaline: litiu (1 -
experiment; 2 -
calcul) și sodiu (3 -
experiment;4 -
calcul).
fotoabsorbția unui foton cu o frecvență fixă, după cum urmează:
Aici suma este preluată pe toate nivelurile atomului, pentru care este posibil din punct de vedere energetic, și N n -
densitatea numărului de atomi în starea n .
Calculul secțiunilor transversale și compararea cu experimentele. datele (inclusiv pentru atomi care nu sunt asemănătoare hidrogenului) sunt date în. Secțiunea transversală de fotoionizare este cu 2-3 ordine de mărime mai mică decât s iîn timpul coliziunilor. Z are sens eff. sarcina nucleului, în câmpul căruia se mișcă). Fotoionizarea profundelor interne învelișurile de atomi, spre deosebire de impactul electronilor, practic nu are niciun efect asupra electronilor externi. scoici, adică este un proces foarte selectiv. Efectul Auger care însoțește eliminarea unui post vacant în interior coajă, duce la formarea unui ion cu încărcare multiplă. În acest caz, se pot forma mai mulți ioni. grade de multiplicitate. În tabel Sunt date valorile medii calculate și observate. sarcinile ionilor pentru anumiți atomi.
Masa - Valori calculate și observate ale sarcinilor ionice medii
Fotoionizarea este studiată experimental prin măsurarea coeficientului. absorbția, înregistrarea numărului de ioni formați, măsurarea recombinării. radiații (secțiuni transversale ale procesului invers - fotorecombinare). Fotoionizarea joacă un rol semnificativ în echilibrul de ionizare al atmosferei superioare, nebuloaselor planetare, expuse la radiațiile ionizante de la stele și alte plasme. Procesul invers al lui I. este recombinarea ionilor și electronilor, asociat cu ionizarea. procese şi relaţii care decurg din principiile echilibrului detaliat. I. iar procesele de recombinare joacă un rol important în toate procesele electrice. evacuări în gaze și altele. dispozitive de evacuare a gazelor. Lit.: 1) Donets E. D., Ovsyannikov V. P., Studiul ionizării ionilor pozitivi prin impactul electronilor, „JETP”, 1981, v. 80, p. 916; 2) Peterkop R.P. Presnyakov.
Enciclopedie fizică. În 5 volume. - M.: Enciclopedia Sovietică. Redactor-șef A. M. Prohorov. 1988 .
Sinonime:
Vedeți ce este „IONIZARE” în alte dicționare:
IONIZAREA, transformarea atomilor si moleculelor in ioni si electroni liberi; procesul invers al recombinării. Ionizarea în gaze are loc ca urmare a îndepărtării unuia sau mai multor electroni dintr-un atom sau moleculă sub influența influențelor externe. ÎN… … Enciclopedie modernă
Așa cum un câmp electric puternic dezlipește electronii din metale, de asemenea îi dezlipește din atomii individuali de gaz. Acest fenomen este uneori numit „autoionizarea” atomilor și motivul său este ușor de înțeles dacă luăm în considerare tipul de energie potențială a unui electron într-un atom în prezența unui câmp electric extern. Fie energia potențială a unui electron în absența unui câmp extern U(r). Câmp electric extern O lăsați-l să fie îndreptat de-a lungul axei OZ. Atunci întreaga energie potențială a electronului este
Orez. 6.1
Să considerăm forma curbei de potențial pe axa OZ (x = y = 0, r = | z | ). În absența unui câmp extern (o = 0) U" = U (r) și are forma prezentată în Fig. 6.1 prin linia punctată. Energie potențială suplimentară în câmpul extern e O z va fi reprezentat ca o linie punctată Ah." Curba Energiei Potenţiale Totale U, rezultată în urma adunării este prezentată în Fig. 6.1 linie continuă a"b"Și ab. Vedem asta în jurul punctului z 0 se formează o barieră potențială, împărțind spațiul în două zone: cea interioară z>z 0 și externă z<z 0 , fiecare dintre ele are energie potenţială U" Mai puțin U" (z 0 ) = U m . În fig. 6.1 mai arată două niveluri de energie E` și E". Dacă energia E = E" > U m , atunci electronul nu va fi reținut lângă atom, ci se va îndepărta în regiunea negativă z. Dacă energia electronului E= E"<U m , apoi, conform legilor mecanicii clasice, electronul va rămâne în regiunea internă. Conform mecanicii cuantice, în acest caz, scurgerile prin barieră vor avea loc în continuare. Astfel, aici se creează o stare de lucruri destul de asemănătoare cu cea care apare în timpul dezintegrarii radioactive.
Acum nu este deloc greu de înțeles motivul ionizării atomilor de către câmp. Când câmpul este pornit, se creează o barieră prin care electronii pătrund în spațiul exterior. Dacă înălțimea barierei U T mai puțină energie electronică, atunci particulele vor trece (“deasupra barierei”) conform mecanicii clasice. Prin urmare, mecanica clasică duce și la posibilitatea ionizării unui atom de către un câmp electric extern. Singura diferență este că, conform legilor mecanicii cuantice, această ionizare ar trebui să aibă loc la câmpuri mai mici decât cele prescrise de mecanica clasică, deoarece, conform mecanicii cuantice, pentru ca ionizarea să fie posibilă, nu este necesar ca bariera să fie mai mică decât energia electronului. Este clar, însă, că la câmpurile joase bariera va fi foarte largă, iar transparența ei va fi foarte scăzută.
Fenomenul de autoionizare poate fi observat în acest fel: să presupunem că observăm o linie spectrală cauzată de o tranziție electronică de la starea E la E O(vezi Fig. 6. 1). Pe măsură ce câmpul electric crește, această linie se va deplasa (efectul Stark), iar dacă câmpul atinge o valoare atât de mare încât transparența barierei este mare, atunci electronul în starea E va zbura mai des din atom, trecând prin barieră (ionizare), mai degrabă decât să cadă în starea inferioară (E O ), emitând lumină. Din această cauză, linia spectrală se va slăbi până când va dispărea complet. Acest fenomen poate fi observat în seria Balmer de hidrogen atomic.
Pentru a putea urmări acțiunea unui câmp electric de diferite intensități, acesta este dispus astfel încât diferite părți ale liniei spectrale să fie cauzate de lumina care emană de la atomii aflați în câmpuri de diferite puteri. Și anume, în volumul de gaz luminos câmpul electric crește în direcția paralelă cu fanta spectroscopului (până la o anumită limită, după ce a atins-o din nou
Figura 6.2
cade). Fotografia (vezi Fig. 6.2) prezintă rezultatele unui astfel de experiment. Literele c, d, e, f, g indică liniile seriei Balmer (H c - tranziție n = 4 > n = 2, N g -- tranziție n = 5 > n = 2, N d -- tranziție n = 6 > n = 2 și N e -- tranziție n = 7 > n = 2). Câmpul electric aplicat crește de jos în sus. Liniile albe din fotografie sunt linii de intensitate egală a câmpului. Din fotografie puteți vedea că liniile se divid mai întâi. Această împărțire crește pe măsură ce câmpul crește (din împărțirea liniei H este ușor de văzut poziția liniei de intensitate maximă a câmpului). La o anumită intensitate a câmpului, linia spectrală dispare.
Compararea liniilor c, d, e, f arată că acestea dispar în succesiunea e, d, d (cu câmpurile atinse, c nu dispare complet). Aceasta este o secvență de creștere a energiei stării excitate. Din figura 6.1 este clar că cu cât energia electronului este mai mare, cu atât lățimea și înălțimea barierei pentru un anumit câmp sunt mai mici, adică, cu atât transparența acesteia este mai mare. Astfel, secvența observată în dispariția liniilor spectrale este pe deplin în concordanță cu interpretarea noastră a acestui fenomen ca urmare a efectului de tunel. Faptul că componentele roșii ale liniilor despicate dispar înaintea celor violete primește și o explicație completă atunci când se examinează mai detaliat funcțiile undei electronilor. Și anume, stările corespunzătoare liniilor deplasate pe partea roșie au proprietatea că în ele intensitatea norului de electroni este mai mare în regiunea barieră decât în stările pentru componentele violete. Datorită acestui fapt, ionizarea are loc într-un mod mai favorabil.
Să formulăm ceva mai detaliat condițiile în care ar trebui să ne așteptăm la dispariția unei linii spectrale într-un câmp electric. Fie probabilitatea tranziției optice a unui electron în starea inferioară 1/φ (φ este durata de viață în starea excitată). Durata de viață a unui electron în stare excitată este f? 10 -8 sec. Probabilitatea ca un electron să treacă la o stare inferioară este 1 sec va fi 1/f. Probabilitatea efectului de tunel (ionizare) va fi egală (la fel ca atunci când se calculează dezintegrarea radioactivă) cu numărul de impacturi de electroni pe peretele interior al barierei de potențial în 1 sec,înmulțit cu coeficientul de transparență D. Numărul de impacturi asupra barierei este, în ordinea mărimii, egal cu v/2r 0 , Unde v-- viteza electronilor și r 0 -- raza barierei, aproximativ egală cu raza orbitală A. Viteza este egală, din nou în ordinul mărimii, unde |E| --energia electronilor și m-masa acestuia.
Prin urmare, sec -1 (6,2)
(deoarece. În consecință, probabilitatea de autoionizare este 10 16 D sec -1
.
Pentru ca autoionizarea să prevaleze (condiția dispariției liniei spectrale), este necesar ca 1/f
bariera tunel de emisie cvasi-staţionară
IONIZAREA- transformarea particulelor atomice neutre din punct de vedere electric (atomi, molecule) ca urmare a transformării uneia sau mai multor dintre ele. electroni în ionii polo și electroni liberi. Ionii pot fi, de asemenea, ionizați, ceea ce duce la o creștere a raportului lor. (Atomii și moleculele neutre pot, în cazuri speciale, adăuga electroni, aproximativ ioni negativi.)Termenul „eu”. desemnat ca un act elementar (activitatea unui atom, a unei molecule) și un set de multe astfel de acte (activitatea unui gaz, a unui os). De bază Mecanismele energiei sunt următoarele: energia de coliziune (coliziuni cu electroni, ioni, atomi); I. lumina (fotoionizare); ionizare câmp; I. când interacționează cu suprafața unui corp solid ( ionizarea suprafeței); Primele două tipuri de I sunt discutate mai jos. Ionizare prin coliziune este cel mai important mecanism de radiație în gaze și plasmă. Actul elementar al lui I. se caracterizează prin eff. secțiune transversală ionizare s i [cm 2], în funcție de tipul particulelor care se ciocnesc, de stările lor cuantice și de viteza. Când se analizează cinetica energiei, se folosesc conceptele de viteză a energiei.<v sunt eu ( v)>, care caracterizează numărul de ionizare pe care o particulă ionizantă îl poate produce în 1 s:
Aici v- viteza se referă la mișcare și F(v)- funcţia de distribuţie a particulelor ionizante după viteză. Probabilitatea ionizării w i unui atom (moleculă) dat pe unitatea de timp la densitate N numarul de particule ionizante este legat de viteza radiatiei.Rolul determinant in gaze este jucat de impactul electronilor (coliziuni cu 
Orez. 1. Ionizarea atomilor si moleculelor de hidrogen prin impact electronic; 1 - atomi de H; 2 - molecule H 2 (curbe experimentale); 3 - Atomi de H (calcul teoretic, aproximarea Born); 4
- calcul
electroni). Procesul dominant este îndepărtarea unui electron de un electron - îndepărtarea unui electron (de obicei extern) dintr-un atom. Cinetică. energia electronului ionizant trebuie să fie mai mare sau egală cu energia de legare a electronului din atom. Min. valoare cinetică energia electronului ionizant se numește. pragul de ionizare (limită). Secțiunea transversală a impactului electronic al atomilor, moleculelor și ionilor este zero la prag și crește (aproximativ liniar) odată cu creșterea cineticii. energie, atinge o valoare maximă la energii egale cu mai multe (2-5) valori de prag și apoi scade odată cu creșterea ulterioară a cineticii. energie. Poziția și valoarea secțiunii transversale maxime depind de tipul de atom. În fig. 1 prezintă ionizarea. curbe (dependența secțiunii transversale a hidrogenului de energie) pentru atomul și molecula de hidrogen. În cazul atomilor și moleculelor complexe (multi-electroni), pot fi mai mulți. maxime în funcție de secțiunea transversală a energiei. Aspectul va completa maximele secțiunii transversale în regiunea energiilor de coliziune între pragul corespunzător fundamentalului. maxim, este de obicei asociat cu interferența radiației directe cu excitarea uneia dintre stările discrete (și radiația ulterioară a acesteia din urmă) în același eveniment de coliziune. În fig. 2 este vizibil astfel se vor adauga, maxim la inceput. ionizarea pieselor curba pentru Zn. Adiţional maxime în regiunea energetică depășind valoarea corespunzătoare bazei. secțiunea transversală maximă sunt explicate prin excitație stări de autoionizare sau I. ext. învelișurile atomului. Aceste din urmă procese pot fi considerate independent, deoarece contribuția lor la radiație este asociată cu alte învelișuri de electroni ale atomului. 
Orez. 2. Ionizarea atomilor de Zn prin impact de electroni în apropierea pragului.
Alături de electronii cu un singur electron, este posibil să se elimine doi sau mai mulți electroni într-un eveniment de coliziune, cu condiția ca cinetica energia este mai mare sau egală cu energia corespunzătoare I. Secţiunea transversală a acestor procese în mai multe. ori (pentru doi și trei electroni) sau de mai multe ori. ordinele de mărime (pentru procesele cu mai multe electroni) sunt mai mici decât secțiunile transversale pentru radiația cu un singur electron.De aceea, în cinetica radiației gazelor și plasmei, principalul Rolul îl joacă procesele de autoionizare cu un electron I. și excitație cu un electron. state. Secțiunea transversală de impact de electroni a unui atom sau ion poate fi reprezentată ca:
unde a 0 = 0,529,10 -8 cm - raza Bohr; R=13,6 eV -t. n. Unitatea de energie Rydberg, egală cu energia atomului de hidrogen de la bază. state (vezi constanta Rydberg;)E i- energia stării considerate a atomului sau ionului; n l- numărul de electroni echivalenți din învelișul unui atom; l- valoarea momentului orbital al începutului. stări ale electronilor; valoarea u=(E-E i)/E i există o diferență de cinetică energia electronilor incidente E și pragul de ionizare E i, exprimată în unități de E i. Funcțiile Ф(u) sunt calculate și tabulate pentru un număr mare de atomi și ioni în . La energii mari ale electronului incident EдE i se aplică teoria perturbaţiilor primul ordin (așa-numitul Nascut aproximare).În acest caz, pentru I. atomul de hidrogen din bază. functie de stat
În regiunile de energie joasă și medie a electronului incident (uхl), cel mai important efect afectează valoarea lui s i, este un efect de schimb asociat cu identitatea electronilor incidenti si scosi din atom. Calcul s i Energia unui electron în cadrul teoriei perturbațiilor, ținând cont de efectul de schimb, conduce la un acord satisfăcător cu experimentul pentru majoritatea atomilor și ionilor. Îmbunătățirea (și complexitatea) metodelor de calcul face posibilă descrierea structurii detaliate a ionizării. curbe, precum și distribuția electronilor eliberați în funcție de energie și unghi de împrăștiere (adică, secțiune transversală diferențială). Viteza de mai sus a lui I. (1), în ipoteza unei distribuții Maxwelliene a vitezelor electronilor, poate fi reprezentată sub forma
unde b =
E i/kT, T- temp-pa a electronilor ionizanti. Funcțiile G(b) sunt calculate și tabulate pentru un număr mare de atomi și ioni. După cum se poate observa din formulele (2) și (4), cu creșterea sarcinii ionice Z() secțiunea transversală I. scade proporțional. Z-4, iar viteza este I. Odată cu o creștere a energiei electronului incident, este posibil din punct de vedere energetic să eliminați unul dintre electroni 
Orez. 3. Ionizarea atomului de hidrogen de către protoni: 1 - date experimentale; 2 - calcul în aproximarea Born; 3 - calcul.
intern scoici ( K, L,. ..)atomi (sau ioni) multielectroni. Curenții și vitezele corespunzătoare sunt descrise și prin formulele (2) și (4). Cu toate acestea, crearea unui post vacant în interior coajă duce la formarea autoionizării. starea atomului, care este instabilă și se dezintegrează odată cu îndepărtarea unuia sau mai multor din atom. electroni și fotoni ( Efectul melc).Dar secțiunea transversală a acestui proces este mult mai mică decât secțiunea transversală a I. ext. coajă, prin urmare, în plasmă, mecanismul dominant pentru formarea ionilor cu încărcare multiplă este secvenţial I. ext. scoici. 
În gaze dense și cu fluxuri de mare intensitate de particule bombardante cu proprietăți cinetice. energie 
Orez. 5. Ionizarea hidrogenului molecular de către atomi de hidrogen (curba 1
) și protoni (curba 2 )
.
Radiația atomilor și moleculelor în ciocnirile cu atomi neutri se explică prin aceleași mecanisme ca și în ciocnirile cu ionii; totuși, de regulă, este mai puțin eficientă din punct de vedere cantitativ. În fig. 5 sunt date pentru compararea ionizării. curbe pentru ionizarea hidrogenului molecular de către atomii de hidrogen și protoni. Când particulele atomice interacționează, electronii pot fi îndepărtați nu numai din particulele țintă, ci și din particulele de bombardare (fenomenul de „decapare” a ionilor sau atomilor rapidi atunci când trec printr-un gaz sau plasmă). Ionii incidenti pot captura, de asemenea, electroni din particulele ionizate - de exemplu. schimb de sarcină ionică. Natura „cvasimoleculară” a proceselor de ciocnire a particulelor atomice la viteze mici poate duce la o formare mai eficientă a ionilor cu sarcină mai mare decât unitatea decât în ciocnirile electronice (la aceleași viteze). Secțiuni transversale de ionizare se va ciocni. procesele sunt studiate experimental în grinzi încrucișate folosind tehnica coincidenței. Această metodă este cea mai precisă și oferă o imagine detaliată a valorilor diferențiale. și secțiuni transversale totale și dependențele lor de fizice parametrii. I. vitezele pot fi obţinute spectroscopic cu o bună acurateţe. metoda atunci când se studiază radiația unei plasme bine diagnosticate (vezi. Diagnosticarea cu plasma). În acest caz, este necesar să existe date fiabile despre temperatura (funcția de distribuție) a particulelor și densitatea acestora. Această metodă a fost folosită cu succes pentru a studia impactul electronilor al ionilor cu încărcare multiplă (Za10). Ionizare prin lumină (fotoionizare) - procesul de radiație a particulelor atomice ca urmare a absorbției fotonilor. În câmpurile luminoase slabe, apare radiația cu un singur foton.În câmpurile luminoase de mare intensitate, este posibil ionizare multifotonica De exemplu, frecvența radiației laser este de obicei insuficientă pentru ca absorbția unui foton să provoace radiații.Cu toate acestea, densitatea de flux extrem de mare a fotonilor dintr-un fascicul laser face posibilă radiația multifoton.Experimental, radiația cu absorbția a 7-9 fotoni a fost observată în vapori rarefiați de metale alcaline. Spre deosebire de radiația în ciocniri, secțiunea transversală a radiației unui foton nu este egală cu zero la pragul radiației, dar este de obicei maximă și scade odată cu creșterea energiei fotonului. Cu toate acestea, maxime sunt posibile în curba de ionizare dincolo de pragul de ionizare, în funcție de structura atomilor. În fig. Figura 6 arată dependența secțiunii transversale de fotoionizare pentru atomii de Na și Li. Pentru atomul de hidrogen și ionii asemănători hidrogenului există o teorie exactă a proceselor de fotoionizare. Eff. secțiune transversală de fotoionizare de la bază. starea este egală
unde a= 1 / 137 - constantă de structură fină,w g - puritatea limitatoare a fotoionizării, w - frecvența fotonului și 
. Pentru atomul de hidrogen w g = 109678,758 cm-1 (l@1216 E). (În spectroscopie, frecvența este adesea dată în cm „invers, adică ~1/l.) Aproape de limita de fotoionizare (w-w g bw g)
departe de graniță (w-w g dw g)
Secțiunea transversală pentru fotoionizare din stările excitate scade odată cu creșterea h. număr cuantic n proporţional n -5 (pentru n/Z). Secțiunea transversală de fotoionizare s f este legată de coeficient. 
Orez. 6. Fotoionizarea atomilor de metale alcaline: litiu (1 - experiment; 2 - calcul) si sodiu (3 - experiment; 4 - calcul).
fotoabsorbția unui foton cu o frecvență fixă, după cum urmează:
Aici suma este preluată peste toate nivelurile atomului, pentru care fotoionizarea este posibilă energetic, iar N n este densitatea numărului de atomi în starea n. Calculul secțiunilor transversale și compararea cu experimentele. datele (inclusiv pentru atomi care nu sunt asemănătoare hidrogenului) sunt date în. Secțiunea transversală de fotoionizare este cu 2-3 ordine de mărime mai mică decât s iîn timpul coliziunilor. Aceleaşi tipare îl caracterizează pe I. intern. învelișuri de atomi (în acest caz Z are sens eff. sarcina nucleului, în câmpul căruia se mișcă electronul). Fotoionizarea profundelor interne învelișurile de atomi, spre deosebire de impactul electronilor, practic nu are niciun efect asupra electronilor externi. scoici, adică este un proces foarte selectiv. Efectul Auger care însoțește eliminarea unui post vacant în interior coajă, duce la formarea unui ion cu încărcare multiplă. În acest caz, se pot forma mai mulți ioni. grade de multiplicitate. În tabel Sunt date valorile medii calculate și observate. sarcinile ionilor pentru anumiți atomi.
Masa - Valori calculate și observate ale sarcinilor ionice medii
Fotoionizarea este studiată experimental prin măsurarea coeficientului. absorbția, înregistrarea numărului de ioni formați, măsurarea recombinării. radiații (secțiuni transversale ale procesului invers - fotorecombinare). Fotoionizarea joacă un rol semnificativ în echilibrul de ionizare a straturilor superioare ale atmosferei, a nebuloaselor planetare, expuse la radiațiile ionizante de la stele etc. Gazele și lichidele ionizate au conductivitate electrică, care stă la baza descompunerii lor. aplicatii. Acest lucru face, de asemenea, posibilă măsurarea gradului de radiație al acestor medii - raportul concentrației de sarcină. particule la concentrația inițială de particule neutre. Se formează gaz cu un grad ridicat de oxigen plasmă. Procesul invers al lui I. este recombinarea ionilor si electronilor, asociat cu ionizarea. procese şi relaţii care decurg din principiile echilibrului detaliat. I. iar procesele de recombinare joacă un rol important în toate procesele electrice. evacuări în gaze și altele. dispozitive de evacuare a gazelor. Lit.: 1) Donets E. D., Ovsyannikov V. P., Studiul ionizării ionilor pozitivi prin impactul electronilor, „JETP”, 1981, v. 80, p. 916; 2) Peterkop R.K., Theory of ionization of atomes by electron impact, Riga, 1975; 3) Vainshtein L.A., Sobelman I.I., Yukov E.A., Excitarea atomilor și lărgirea liniilor spectrale, M., 1979; 4) Drukarev G.F., Collisions of electrons with atoms and molecules, M., 1978; 5) Massey N. S. W., Gilbodu N. V., Electronic and ionic impact phenomena, v. 4, Oxf., 1974; 6) Messi G., Barhop E., Ciocniri electronice și ionice, trad. din engleză, M., 1958; 7) Janev R.K., Presnyakov L.P., Procesele de coliziune ale ionilor cu încărcare multiplă cu atomi, „Phys. Repts”, 1981, v. 70, nr. 1; 8) Shah M.V., Gilbody N.V., Studiu experimental al ionizării hidrogenului atomic prin ioni de carbon, azot și oxigen cu încărcare rapidă, „J. Phys. V.”, 1981, v. 14, p. 2831; 9) Sobelman I.I., Introducere în teoria spectrelor atomice, M., 1977. L. P. Presnyakov.