Srážková ionizace

Příklad některých ionizačních energií

Srážková ionizace je proces, kdy dochází k uvolnění elektronu po srážce s částicí s vysokou kinetickou energií (tato energie musí přesáhnout tzv. ionizační energii – minimální energii, kterou musí mít dopadající částice, aby došlo k vytržení elektronu z obalu atomu a vytvoření kationtu). Výsledkem srážkové ionizace je vytvoření kladného iontu a záporně nabitého elektronu. Takto uvolněný elektron může způsobovat uvolňování dalších elektronů z jiných atomů (tzv. Lavinová ionizace).

Existuje několik typů ionizace nárazem – např. ionizace urychlenými elektrony, rychlými molekulami (tepelná ionizace), nebo částicemi alfa.

Rovnice srážkové ionizace: ${\frac {1}{2}}m_{1}v_{1}^{2}=W+{\frac {1}{2}}m_{2}v_{2}^{2}$

Na rozdíl od zářivé ionizace (fotoionizace), kde je ionizační práce (práce potřebná k ionizaci atomu nebo molekuly plynu) vyjadřována pomocí vlnové délky, u nárazové ionizace je vyjádřena v elektronvoltech.

Příklady srážkové ionizace v praxi

Se srážkovou ionizací se setkáváme např. u polovodičů, konkrétně u tzv. Lavinového průrazu. Ve chvíli, kdy je elektrické pole v látce natolik silné, aby urychlilo volné elektrony na takovou rychlost, při které mají tyto elektrony dostatečnou energii, aby při nárazu na krystalovou mřížku způsobily vyražení valenčního elektronu. Zde dochází k nárazové ionizaci za vzniku páru elektron – díra. Jak kolidující, tak nově generovaný elektron se dále pohybují a nabývají energii, kterou mohou uplatnit v dalších kolizích. Elektrony a díry, které v průběhu vznikají se pohybují opačným směrem.

Schéma ionizační komory

Ionizační komora je tvořena dvěma elektrodami, mezi kterými je plynné prostředí. Tyto elektrody jsou jak od sebe, tak od okolního prostředí dobře izolovány. Ionizační komora slouží k měření ionizačního záření. Ve chvíli, kdy se ionizační záření dostane do komory se z atomů nevodivého plynu začnou vyrážet elektrony – tím tedy vznikají kladné ionty. Kladně nabité částice se přesouvají ke katodě, záporné částice k anodě.

Voltampérová charakteristika ionizační komory se dá rozdělit na 3 části:

• 1. Úsek [1] Ohmova zákona - Vznikající ionty účinkem ionizujícího záření získávají malou rychlost, jejich počet se trvale nezvyšuje. Proud je zde přímo úměrný napětí.
• 2. Úsek nasyceného proudu - úsek, ve kterém pracují ionizační komory. Ionty získávají velkou rychlost, k rekombinaci prakticky nedochází a prakticky veškeré ionty se dostávají na elektrody.
• 3. Úsek ionizace nárazem - Samotné ionty mají takovou kinetickou energii, že při své cestě k elektrodám jsou samy schopny ionizovat neutrální molekuly plynu.

Odkazy

Související články

• https://www.wikiskripta.eu/w/Pojem_ionizace
• https://www.wikiskripta.eu/index.php?title=Z%C3%A1%C5%99iv%C3%A1_ionizace&action=edit&redlink=1

Zdroj

• https://en.wikipedia.org/wiki/Impact_ionization
• https://www.wikiskripta.eu/w/Ioniza%C4%8Dn%C3%AD_komora

Použitá literatura

• Navrátil, Leoš; Rosina, Jozef a kolektiv, Medicínská biofyzika, 1. vyd. Praha: Grada, 2005