Zářivá ionizace

Zářivá ionizace

Zářivá ionizace (nebo fotoionizace) je druh ionizace, při které atom, ion či molekula absorbuje kvantum elektromagnetického záření od dopadajícího fotonu, čímž dojde k uvolnění elektronu (nazývaného fotoelektron) z atomu, iontu nebo molekuly.

Mezi ionizující elektromagnetické záření patří UV záření, Rentgenové záření a gama-záření.

Princip fotoionizace

Jedná se v podstatě o stejný proces, který nastává při fotoelektrickém jevu. Elektromagnetické záření při dopadu předává energii elektronům na povrchu zkoumané látky. Jestliže je frekvence dopadajícího záření dostatečná velká (vlnová délka dostatečně nízká), elektron může dosáhnout dostatečné hodnoty energie pro uvolnění z vazby v obalu atomu. Při zářivé ionizaci je tedy na uvolnění elektronu využita energie elektromagnetického záření, na rozdíl od srážkové ionizace, kdy je na uvolnění elektronu z atomu využita energie srážky dvou částic.

Ionizační práce

Ionizační (výstupní) práce W je energie potřebná k vytržení elektronu z atomového obalu. Tato práce se rovná vazebné energii daného elektronu. Pokud je energie dopadajícího záření menší než je ionizační práce, k ionizaci nedochází, a to bez ohledu na intenzitu dopadajícího záření. V tom případě je záření absorbováno a elektron se pak "pouze" excituje do vyšších energetických hladin.

V případě, že energie dopadajícího záření je vyšší než ionizační práce atomu, dochází k ionizaci. Přebytek energie dopadajícího záření se projeví zvětšením kinetické energie vyzářeného elektronu. Energie vyzářeného elektronu nezávisí na intenzitě dopadajícího záření, nýbrž pouze na jeho frekvenci (v částicové fyzice je frekvence častěji značena [ν]).

$h.\nu =W+{mv^{2} \over 2}$

kde h je Planckova konstanta (h = 6,6·10^-34 J·s), ν frekvence fotonu, W ionizační práce a výraz mv²/2 vyjadřuje kinetickou energii vyzářeného elektronu.

Při fotoionizaci se často vyjadřuje ionizační energie pomocí vlnové délky záření λ:

$h.{c \over \lambda }=W+{mv^{2} \over 2}$

kde c je rychlost světla (c ≐ 3·10⁸ m·s^-1).

Tímto se vysvětluje, proč ionizují pouze UV, RTG a gama záření. Zbytek spektra elektromagnetického záření v naprosté většině případů nezpůsobuje ionizaci, jelikož nemá dostatečnou frekvenci (tedy dostatečně malou vlnovou délku).

Ionizace vodíku

Aby například bylo možné ionizovat vodík, foton musí mít energii vyšší než 13,6 eV, což odpovídá vlnové délce 91,2 nm. Pro fotony s vyšší energií, než je tato, pak platí vztah pro výpočet energie emitovaného fotoelektronu:

${mv^{2} \over 2}=h\nu -13.6eV$

kde h je Planckova konstanta (h = 6,6·10^-34 J·s) a $\nu$ frekvence fotonu.

Primární a sekundární ionizace

Ionizující částice vytvoří iontový pár (iontový pár = kladný ion a elektron).

Primární ionizace je počet iontových párů vytvořených ionizující částicí.

Elektrony uvolněné primární ionizací mohou mít tak vysokou kinetickou energii, že jsou schopny vyvolat další, tzv. sekundární ionizaci prostředí (tato ionizace je tedy ionizace srážková).

Odkazy

Související články

Pojem ionizace

Interakce ionizujícího záření

Srážková ionizace

Externí odkazy

http://en.wikipedia.org/wiki/Ionizing_radiation

Zdroj

RNDr. J. Tomsa, prezentace Základy ionizujícího záření pro studenty 2. lékařské fakulty v Motole, 2013/2014

NAVRÁTIL, Leoš. ROSINA, Jozef a kolektiv. Medicínská biofyzika. Grada Publishing, a. s. Praha 2005. ISBN 978-80-247-1152-2

http://en.wikipedia.org/wiki/Ionizing_radiation

http://www.britannica.com/EBchecked/topic/293007/ionization

Použitá literatura

NAVRÁTIL, Leoš. ROSINA, Jozef a kolektiv. Medicínská biofyzika. Grada Publishing, a. s. Praha 2005. ISBN 978-80-247-1152-2

Doporučená literatura

			Samostatná práce
			Tento článek je editován studenty 2. LF UK v rámci plnění jejich studijních povinností (seminární práce – vypracování zkouškových otázek z biofyziky). Ostatní uživatele prosíme, nezasahujte výrazněji do jeho tvorby až do doby, než bude práce odevzdána (s výjimkou malých editací – opravy překlepů, pomoci s formátováním apod.). Máte-li nějaké náměty či připomínky, uveďte je prosím v diskusi. V případě potřeby kontaktujte autory stránky – naleznete je v historii.
			Stránka byla naposledy aktualizována v úterý 3. 12. 2013 v 0.42.