Ионизация Пеннинга

редактировать

процесс ионизации

Ионизация Пеннинга - это форма хемиионизации, процесса ионизации включая реакции между нейтральными атомами или молекулами. Эффект Пеннинга находит практическое применение в таких устройствах, как газоразрядные неоновые лампы и люминесцентные лампы, где лампа заполнена смесью Пеннинга для улучшения электрические характеристики ламп.

Содержание

1 История
2 Реакция
3 Варианты
4 Применения
- 4.1 Электронная спектроскопия
- 4.2 Масс-спектрометрия
5 См. Также
6 Ссылки

История

Процесс назван в честь голландского физика Франса Мишеля Пеннинга, который впервые сообщил о нем в 1927 году. Пеннинг начал работать в Philips Natuurkundig Laboratorium в Эйндховене, чтобы продолжить исследования электрического разряда на инертные газы. Позже он начал измерения высвобождения электронов с металлических поверхностей положительными ионами и метастабильными атомами, и особенно эффектов, связанных с ионизацией метастабильными атомами.

Реакция

ионизация Пеннинга относится к взаимодействие между электронно-возбужденным атомом газовой фазы G и целевой молекулой M. Столкновение приводит к ионизации молекулы с образованием катиона M, электрона e и молекулы нейтрального газа G в основном состоянии. Ионизация Пеннинга происходит за счет образования высокоэнергетического комплекса столкновений, эволюционирующего в сторону образования катионных частиц, путем выброса высокоэнергетического электрона.

G ∗ + M ⟶ M + ∙ + e - + G {\ displaystyle {\ ce {{G ^ {\ ast}} + M ->{M ^ {+ \ bullet}} + {e ^ {-}} + G}}}

{\ce {{G^{\ast }}+M->{M ^ {+ \ bullet}} + {e ^ {-}} + G}}

Процесс ионизационного взаимодействия между возбужденной молекулой и молекулой-мишенью.

Ионизация по Пеннингу происходит, когда целевая молекула имеет потенциал ионизации ниже энергии возбужденного атома в возбужденном состоянии или молекула.

Варианты

Когда полная энергия электронного возбуждения сталкивающихся частиц достаточна, тогда энергия связи двух частиц, которые связаны вместе, также может вноситься в акт ассоциативной ионизации Пеннинга. Ассоциативная ионизация Пеннинга также может происходить:

G ∗ + M ⟶ MG + ∙ + e - {\ displaystyle {\ ce {{G ^ {\ ast}} + M ->{MG ^ {+ \ bullet}} + e ^ {-}}}}

{\ce {{G^{\ast }}+M->{MG ^ {+ \ bullet}} + e ^ {-}}}

Поверхностная ионизация Пеннинга (оже-девозбуждение) означает взаимодействие газа в возбужденном состоянии с поверхностью S, приводящее к высвобождению электрона:

G ∗ + S ⟶ G + S + e - {\ displaystyle {\ ce {{G ^ {\ ast}} + S ->{G} + {S} + e ^ {-}}}}

{\ce {{G^{\ast }}+S->{G} + {S} + e ^ {-}}}

Символ положительного заряда $S + {\ displaystyle {\ ce {S +}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {S +}}}$ , который, по-видимому, необходим для сохранения заряда, опускается, потому что S является макроскопической поверхностью и потеря единицы электрон оказывает незначительное влияние.

Приложения

Электронная спектроскопия

Ионизация Пеннинга была применена к ионизационной электронной спектроскопии Пеннинга (PIES ) для детектора газовой хроматографии в тлеющем разряде с помощью реакции на He или Ne. Кинетическая энергия выброшенного электрона анализируется столкновениями между мишенью (газом или твердым телом) и метастабильными атомами путем сканирования тормозящего поля в пролетной трубе анализатора в присутствии слабого магнитного поля. Электрон, образующийся в результате реакции, имеет кинетическую энергию E, определяемую по формуле:

E = E m + IE {\ displaystyle E = E _ {\ text {m}} + IE}

E = E _ {{\ text {m}}} + IE

Энергия электронов ионизации Пеннинга не зависит от условий экспериментов или любых других частиц, поскольку как E m, и IE являются атомными или молекулярными константами энергии He и энергии ионизации для частиц. Ионизационная электронная спектроскопия Пеннинга применительно к твердым органическим веществам. Он позволяет изучать локальное электронное распределение отдельных молекулярных орбиталей, которое выходит за пределы самых внешних поверхностных слоев.

Масс-спектрометрия

Множественные масс-спектрометрические методы, включая масс-спектрометрию тлеющего разряда и прямой анализ в реальном времени масс-спектрометрия полагается на ионизацию Пеннинга.

Масс-спектрометрия тлеющего разряда - это прямое определение микроэлементов в твердых образцах. Это происходит с двумя механизмами ионизации: ионизация прямым электронным ударом и ионизация Пеннинга. Процессы, присущие тлеющему разряду, а именно катодное распыление в сочетании с ионизацией Пеннинга, дают популяцию ионов, из которой могут быть получены полуколичественные результаты.

См. Также

Химическая ионизация

Ссылки