Ionización de campo
La ionización de campo (también ionización de campo o autoionización ) es el proceso de ionización de un átomo , molécula o ion en un campo eléctrico externo .
Física del fenómeno
Cuando se aplica un campo eléctrico externo, el pozo de potencial en el que se encuentra el electrón unido sufre una deformación. Como resultado, se forma una barrera potencial de espesor finito en un lado del pozo. Si la posición del nivel de energía en el que se encontraba el electrón antes de la aplicación del campo está por encima de la barrera, entonces el electrón sale volando libremente del átomo. En este caso, se habla de ionización por encima de la barrera. Si el nivel se encuentra por debajo de la barrera, entonces el desprendimiento de un electrón solo es posible debido al efecto túnel. En este caso se habla de ionización túnel.
Ionización de efecto túnel
La probabilidad de túnel de electrones a través de la barrera de potencial está dada por
![{\displaystyle W(V,E)=\exp \left[-{\frac {4\pi }{h}}\int \limits _{x_{1}}^{x_{2}}{\sqrt { 2m(V(x)-E)}}dx\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e14a08a906969735a71679ffa8e13df9d039ff47)
donde es la función que determina la forma de la barrera de potencial, es la energía del electrón, es la masa del electrón, y los puntos y corresponden al principio y al final de la barrera.
La probabilidad de efecto túnel aumenta con un aumento en el campo externo (ya que esto reduce el grosor y la altura de la barrera potencial), así como con un aumento en la energía de un electrón en un átomo (por ejemplo, como resultado de la excitación del átomo en colisiones con otras partículas).
Ionización de Lorentz
En física de aceleradores , a menudo se utiliza la ionización de Lorentz de haces atómicos de alta energía : extracción de electrones en un campo magnético externo. Por un lado, este efecto puede explicarse como la diferencia entre las fuerzas de Lorentz que actúan sobre el electrón y el núcleo, debido al distinto signo de la carga eléctrica. Por otro lado, pasando con ayuda de las transformaciones de Lorentz al marco de referencia del núcleo iónico, obtendremos un campo eléctrico actuando sobre el electrón. En otras palabras, el efecto de la ionización de Lorentz es completamente equivalente a la ionización por un campo eléctrico externo.
Aplicación
La ionización de campo cerca de una superficie metálica es la base de un microscopio de iones de campo (por ejemplo, utilizado como fuente de iones en un microscopio de barrido de iones de helio ) para obtener imágenes de la superficie de los metales. La ionización en un campo eléctrico también se utiliza como fuente de iones en algunos espectrómetros de masas . En comparación con la ionización térmica , permite evitar la disociación de las moléculas analizadas.
Literatura
- A. G. Naumovets. Enciclopedia física : [en 5 volúmenes] / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Enciclopedia soviética , 1990. - T. 2: Factor de calidad - Magneto-óptica. - S. 195-196. - 704 pág. — 100.000 copias. — ISBN 5-85270-061-4 .
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