Excitarea si ionizarea particulelor

Excitarea si ionizarea particulelor

Conform modelului lui Bohr electronii atomului unui gaz se afla pe nivele energetice admisibile inferioare, corespunzator energiei lor potentiale minime.

Daca atomului i se da energie din exterior, electronii trec pe nivele energetice superioare si starea lui este starea excitata (atom excitat) - SE. Dupa 10^-8 10^-7 secunde, electronii revin pe nivelele inferioare initiale si vor ceda energia primita la excitare, de regula, sub forma de radiatie electromagnetica (vezi figura 2.1).

Exista atomi care nu pot reveni la starea initiala. Pentru revenire, ei au nevoie sa mai primeasca energie din exterior, electronii sa treaca pe un nivel energetic superior si apoi sa sara in starea initiala. Aceasta este o stare metastabila (SMS) si dureaza de la 10^-4 la cateva secunde.

Daca atomul neutru primeste o energie din exterior astfel incat electronul sa paraseasca atomul spunem ca atomul s-a ionizat. Energia minima necesara producerii ionizarii se numeste energie de ionizare, w_i. Tensiunea ce trebuie aplicata unui electron pentru ca el sa acumuleze o energie egala cu cea de ionizare se numeste potential de ionizare, U_i (w_i = e U_i). Sarcina electronului este de 1,6 10^-19C.

Fig. 2.2. Energia de ionizare

Daca U_i se exprima in volti si sarcina electronului se ia egala cu 1, energia de ionizare se exprima in eV. Trecerea de la eV la jouli se face prin inmultirea cu 1,6 10^-19. Majoritatea gazelor au w_i I 25 [eV]. Pentru oxigen w_i = 12,5 [eV]. In cazul unui electrod metalic nu se mai numeste energie de ionizare ci lucru mecanic de extractie (w_ex).

Procesul cel mai probabil este cel de excitatie. Probabilitatea de excitatie este de 10^-2.

Procesul de ciocnire este, in general, neelastic pentru ca nu se schimba starea neutra a particulelor. Procesul este elastic cand se schimba starea neutra a particulelor.

Procesul de ionizare este un proces elementar direct (Dw = w_fin -w_in > 0) iar cel de emisie este indirect (Dw < . Recombinarea este tot un proces elementar. Pentru intelegerea descarcarilor in gaze este necesar sa cunoastem aceste procese elementare si miscarea dirijata a purtatorilor de sarcina.