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原子の励起とX線・オージェ電子

1.2 原子の励起とX線

まず

軌道電子はクーロン力により原子核に強く引き寄せられており、束縛電子という。

これに対し、自由に運動している電子を自由電子。

光子などとの相互作用で電子がエネルギー的に高い軌道に上がった状態を励起状態。

軌道電子が高いエネルギーを得、原子から飛び出すことを電離といい
これに必要なエネルギーを電離エネルギー(束縛エネルギー、結合エネルギー)という。

水素原子の電離に必要なエネルギーは13.60eV。
(1eV = 1.6×10-19)


【特性X線】

励起状態にある原子は光子を放出して基底状態に戻る。
一方、
電子が一つ電離した場合、その空席部位にエネルギー的に高い軌道にある電子が転移して空席を埋める。
この時、光子が(特性X線)が放出される。
この特性X線のエネルギーは転移が起きた電子軌道感のエネルギー差に等しい。

電子軌道が階層的なエネルギー値を示すので
特性X線のエネルギーも離散的な線スペクトルを示すことになる。

従ってK、L軌道からK軌道へ転移する場合の特性X線のエネルギーEKX
EKX = EL - EK
となる。


【オージェ電子】

光子を放出せずに外側の軌道に存在する電子が放出されることがあり、オージェ効果という。
このとき、放出される電子をオージェ電子という。
オージェ電子も線スペクトルを示す。


【制動X線】

電子が散乱され、その方向を変えたり減速されたりする時に
光子(制動放射線、制動X線)を発生する。
荷電粒子が加速度運動をする時に制動放射線が発生するので
加速された電子が物質内に打込まれると電子が減速・散乱されるのでその加速度運動により制動X線が生じる。
よって、光子のエネルギーは連続スペクトルを示す。

発生する連続X線のエネルギーは電子の運動エネルギーに等しく加速電圧で決まる。

E = eV
X線の最大振動数 = eV / h
X線の最小波長 = ch / eV

h:プランク定数
h = 6.63×10-34 J・s = 4.14 × 10-15 eV・s
c:真空中の光速
c = 2.998 × 108 m/s
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日々、コンピューターとにらめっこしていた2010。
公の仕事に就くことを目指して教科書とにらめっこ2011,spring。
はたして2012は・・・

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