Термічна іонізація

Термі́чна іоніза́ція, також відома як поверхнева іонізація або контактна іонізація, є фізичним процесом, за допомогою якого атоми десорбуються з гарячої поверхні, і в процесі іонізуються.

Термічна іонізація використовується для створення простих джерел іонів для мас-спектрометрії та для генерування пучка іонів^[1].

Термічна іонізація знайшла широке застосування для визначення атомної ваги, а також у багатьох геологічних/ядерних програмах^[2].

Фізика

Ефект поверхневої іонізації в випареному атомі цезію при 1500 K, розрахований за допомогою великого канонічного ансамблю. Вісь Y: середнє число електронів на атомі; атом є нейтральним, якщо він має 55 електронів. Вісь X: енергетична змінна (дорівнює поверхні робота виходу), що залежить від електронного хімічного потенціалу μ та електростатичного потенціалу ϕ .

Імовірність іонізації є функцією температури нитки, роботи виходу підкладки нитки та енергії іонізації елемента.

Це узагальнено в рівняння Саха–Ленгмюра^[3]:

${\displaystyle {\frac {n_{+}}{n_{0}}}={\frac {g_{+}}{g_{0}}}\exp {\Bigg (}{\frac {W-\Delta E_{\text{I}}}{kT}}{\Bigg )}}$

де

${\displaystyle {\frac {n_{+}}{n_{0}}}}$ = відношення щільності іонів до нейтральної щільності;

${\displaystyle {\frac {g_{+}}{g_{0}}}}$ = співвідношення статистичних ваг (виродження) іонного (g₊) і нейтрального (g₀) стану;

${\displaystyle W}$ = робоча функція поверхні;

${\displaystyle \Delta E_{\text{I}}}$ = енергія іонізації десорбованого елемента;

${\displaystyle k}$ = константа Больцмана;

${\displaystyle T}$ = температура поверхні.

Негативна іонізація також може відбуватися для елементів із великою спорідненістю до електрона ${\displaystyle \Delta E_{\text{A}}}$ на поверхні з низькою роботою виходу.

Див. також

• Термоелектричні явища
• Атомна батарея
• Магнітогідродинамічна енергетика
• Радіоізотопний термоелектричний генератор
• Термопара
• Термоелектричний генератор

Посилання

1. Alton, G. D. (1988). Characterization of a cesium surface ionization source with a porous tungsten ionizer. I (PDF). Review of Scientific Instruments. 59 (7): 1039—1044. Bibcode:1988RScI...59.1039A. doi:10.1063/1.1139776. ISSN 0034-6748.
2. Barshick, C; Duckworth, D; Smith, D (2000). Inorganic mass spectrometry : fundamentals and applications. New York, NY [u.a.]: Dekker. с. 1. ISBN 9780824702434.
3. Dresser, M. J. (January 1968). The Saha-Langmuir Equation and its Application (PDF). Journal of Applied Physics. 39 (1): 338—339. Bibcode:1968JAP....39..338D. doi:10.1063/1.1655755. Процитовано 11 жовтня 2007.

Джерела

• МГД-генераторы и термоэлектрическая энергетика. Киев. «Наукова думка».1983.г.
• Поздняков Б. С, Коптелов Е. А. Термоэлектрическая энергетика. М., Атомиздат, 1974 г., 264 с.
• Іонізація [Архівовано 23 квітня 2016 у Wayback Machine.] //ЕСУ