Penning iyonizasyonu - Penning ionization

Penning iyonizasyonu , nötr atomlar veya moleküller arasındaki reaksiyonları içeren bir iyonizasyon süreci olan bir kimyasal iyonizasyon şeklidir . Penning etkisi, lambaların elektriksel özelliklerini iyileştirmek için lambanın bir Penning karışımı ile doldurulduğu gaz deşarjlı neon lambalar ve flüoresan lambalar gibi uygulamalarda pratik kullanıma sunulur .

Tarih

Süreç, adını ilk kez 1927'de rapor eden Hollandalı fizikçi Frans Michel Penning'den alıyor. Penning, nadir gazlar üzerindeki elektrik deşarjının araştırılmasına devam etmek için Eindhoven'daki Philips Natuurkundig Laboratorium'da çalışmaya başladı. Daha sonra, elektronların metal yüzeylerden pozitif iyonlar ve yarı kararlı atomlar tarafından serbest bırakılması ve özellikle yarı kararlı atomların iyonizasyonla ilgili etkileri üzerine ölçümler yapmaya başladı.

Reaksiyon

Penning iyonizasyonu, elektronik olarak uyarılmış bir gaz fazı atomu G * ile bir hedef molekül M arasındaki etkileşimi ifade eder . Çarpışma, molekülün iyonlaşmasıyla bir katyon M + verir. temel durumda bir elektron e - ve nötr bir gaz molekülü olan G. Penning iyonizasyonu, yüksek enerjili bir elektronun fırlatılmasıyla katyonik bir türün oluşumuna doğru gelişen yüksek enerjili bir çarpışma kompleksinin oluşumu yoluyla gerçekleşir.

Uyarılmış molekül ve hedef molekül arasındaki iyonizasyon etkileşimi süreci.

Penning iyonizasyonu, hedef molekül, uyarılmış durumdaki atom veya molekülün uyarılmış enerjisinden daha düşük bir iyonizasyon potansiyeline sahip olduğunda meydana gelir .

Varyantlar

Çarpışan parçacıkların toplam elektron uyarma enerjisi yeterli olduğunda, birbirine bağlanan iki parçacığın bağlanma enerjisi de birleştirici penning iyonizasyon hareketine katkıda bulunabilir. Çağrışımsal Penning iyonizasyon da oluşabilir:

Yüzey Penning iyonizasyonu (Auger Deexcitation), uyarılmış haldeki gazın bir yüzey S ile etkileşimini ifade eder ve bir elektronun salınmasıyla sonuçlanır:

Yükün korunması için gerekli olduğu görülen pozitif yük sembolü atlanmıştır çünkü S makroskopik bir yüzeydir ve bir elektron kaybının ihmal edilebilir bir etkisi vardır.

Uygulamalar

Elektron spektroskopisi

He * veya Ne * reaksiyonu kullanılarak kızdırma deşarjında gaz kromatografi detektörü için Penning iyonizasyon elektron spektroskopisine ( PIES ) Penning iyonizasyon uygulanmıştır . Açığa çıkan elektronun kinetik enerjisi, zayıf bir manyetik alan varlığında analizörün bir uçuş tüpündeki geciktirme alanını tarayarak hedef (gaz veya katı) ve yarı kararlı atomlar arasındaki çarpışmalarla analiz edilir. Reaksiyonla üretilen elektron, aşağıdakiler tarafından belirlenen bir kinetik enerjiye E sahiptir:

Penning iyonizasyon elektron enerjisi deneyleri ya da hem E yana diğer türlerin koşullarına bağlı değildir m He enerji atomik ya da moleküler sabitleri ve IE vardır * ve türler için iyonizasyon enerjisi. Organik katılara uygulanan Penning iyonizasyon elektron spektroskopisi. En dış yüzey katmanlarının dışına maruz kalan bireysel moleküler orbitallerin yerel elektron dağılımının incelenmesini sağlar.

Kütle spektrometrisi

Kızdırma deşarjı kütle spektrometrisi ve gerçek zamanlı kütle spektrometresinde doğrudan analiz dahil olmak üzere çoklu kütle spektrometrik teknikleri Penning iyonizasyonuna dayanır.

Kızdırma deşarjı kütle spektrometresi, katı numunelerde eser elementin doğrudan belirlenmesidir. İki iyonizasyon mekanizmasıyla oluşur: doğrudan elektron darbeli iyonizasyon ve Penning iyonizasyonu. Kızdırma deşarjının doğasında olan süreçler, yani Penning iyonizasyonuyla birleştirilmiş katodik püskürtme, yarı kantitatif sonuçların doğrudan elde edilebildiği bir iyon popülasyonu verir.

Ayrıca bakınız

Referanslar