Автоионизация

Автоионизация - это процесс, при котором атом или молекула в возбужденном состоянии самопроизвольно испускает один из внешней оболочки электронов, таким образом переходя из состояния с зарядом Z в состояние с заряд Z + 1, например, из электрически нейтрального состояния в однократно ионизированное состояние.

Автоионизирующие состояния обычно кратковременны , и поэтому могут быть описаны как Резонансы Фано, а не нормальные связанные состояния. Их можно наблюдать как изменение сечений ионизации атомов и молекул с помощью фотоионизации, электронной ионизации и других методов.

В качестве примера, несколько резонансов Фано в крайнем ультрафиолетовом спектре фотоионизации неона приписываются автоионизационным состояниям. Некоторые из них связаны с одноэлектронными возбуждениями, такими как серия из трех сильных пиков одинаковой формы при энергиях 45,546, 47,121 и 47,692 эВ, которые интерпретируются как состояния 1s 2s 2p np (P) для n = 3, 4 и 5. Эти состояния нейтрального неона лежат за пределами первой энергии ионизации, потому что для возбуждения 2s-электрона требуется больше энергии, чем для удаления 2p-электрона. Когда происходит автоионизация, девозбуждение np → 2s обеспечивает энергию, необходимую для удаления одного 2p-электрона и образования основного состояния Ne.

Другие резонансы приписываются двухэлектронным возбуждениям. Тот же самый спектр фотоионизации неона, рассмотренный выше, содержит четвертый сильный резонанс в той же области при 44,979 эВ, но с совершенно другой формой, который интерпретируется как состояние 1s 2s 2p 3s 3p (P). Для автоионизации переход 3s → 2p обеспечивает энергию для удаления 3p-электрона.

Электронная ионизация позволяет наблюдать некоторые состояния, которые не могут быть возбуждены фотонами из-за правил отбора. В неоне, например, опять же, возбуждение триплетных состояний запрещено правилом отбора спинов ΔS = 0, но 1s 2s 2p 3s 3p (P) наблюдалось при ионизации электронов при 42,04 эВ.

Если a остовный электрон отсутствует, положительный ион может дополнительно автоионизироваться и потерять второй электрон в результате эффекта Оже. В неоне возбуждение рентгеновскими лучами может удалить 1s-электрон, образуя возбужденный ион Ne с конфигурацией 1s 2s 2p. В последующем оже-процессе переход 2s → 1s и одновременная эмиссия второго электрона из 2p приводит к ионному состоянию Ne 1s 2s 2p.

Кроме того, молекулы могут иметь колебательные автоионизирующие ридберговские состояния, в которых небольшое количество энергии, необходимое для ионизации ридберговского состояния, обеспечивается за счет колебательного возбуждения.