俄歇躍遷

俄歇躍遷

在發射光電子後,發射俄歇電子,使原子、分子成為高價離子的現象稱為俄歇效應。 俄歇電子能譜,其結果可以用來識別原子及其原子周圍的環境。 同時從俄歇電子的能量與強度,可以求出原子或分子中的過渡幾率。

定義

當X射線或γ射線輻射到物體上時,由於光子能量很高,能穿入物體,使原子內殼層上的束縛電子發射出來,這時,外層能量高的電子會躍遷到內層填補這個空穴,並釋放出能量。釋放方式有兩種:一種以光子形式輻射出,如發射X射線;另一種是將該能量轉移,轉移給另一個電子,得到能量的電子會從原子中激發出來,這就是俄歇電子。在上述躍遷過程中一個電子能量的降低,伴隨另一個電子能量的增高,這個躍遷過程就是俄歇效應。上述過程我們稱之俄歇躍遷。

發現過程

用可見光光子可以從金屬或半導體擊出光電子,如果使用高能光子或電子,則可以從原子的內殼層或固體的深層能帶擊出光電子。
1925年法國人俄歇(M.P.Auger)在威爾遜雲霧室用x射線研究電離惰性氣體的光電效應。預想是這樣:x射線光子的能量越高,逸出的光電子的初動能越大,在雲霧室中形成徑跡的長度隨x射線光子能量的增加而增加。
可是在實驗中發現了另一條電子徑跡,它的長度不隨x射線光子能量變化,卻同被照原子的類型有關,不能用光電效應來解釋,後來稱造成這種徑跡的電子為俄歇電子。在發射光電子後,發射俄歇電子,使原子、分子成為高價離子的現象稱為俄歇效應。
下面以氬原子為例說明俄歇電子的發射過程。
氬原子的電子在各殼層的排布如圖所示,當能量大於K殼層電子結合能的光子(或電子、X射線、伽馬射線等)與氬原子碰撞時,轟出K殼層的束縛電子,留下一個空穴,K層一個電子被電離。

從上述過程可以看出,至少有兩個能級和三個電子參與俄歇過程,所以氫原子和氦原子不能產生俄歇電子。同樣孤立的鋰原子因為最外層只有一個電子,也不能產生俄歇電子。但是在固體中價電子是共用的,所以在各種含鋰化合物中也可以看到從鋰發生的俄歇電子。俄歇電子的動能取決於元素的種類。

套用

俄歇電子能譜,其結果可以用來識別原子及其原子周圍的環境。它是用電子能譜儀在真空中對俄歇電子進行探測分析後得到的電子能譜。同時從俄歇電子的能量與強度,可以求出原子或分子中的過渡幾率。反之,由已知能量的俄歇光譜線,可以校準轉換電子的能量。按照這一效應,已製成俄歇電子譜儀,在表面物理、化學反應動力學、材料、冶金電子等的領域內進行著高靈敏度的檢測與快速分析。

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