Zjawisko Augera - Polski Serwis Naukowy

Schematyczne przedstawienie emisji elektronu Augera.

Efekt Augera (samojonizacja) – zjawisko emisji elektronów przez atom, zachodzące dzięki energii uwolnionej na skutek wypełniania luk w niskich powłokach elektronowych przez elektrony z wyższych powłok. Luki te mogą powstawać na skutek wychwytu elektronu z wewnętrznej powłoki przez jądro. Przyczyną pojawienia się luk na niższych powłokach może być również wybicie elektronu przez inną cząstkę lub kwant promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania γ.

Promieniowanie charakterystyczne to zwyczajowa nazwa linii widmowych atomów pierwiastków, powstających w wyniku wybicia elektronu z dolnych powłok elektronowych i przejścia elektronów "w dół". Związane jest to z tym, że gdy nastąpi wybicie elektronu z niskiej powłoki (np. K, lub L) następuje wzbudzenie atomu (atom bez elektronu z powłoki K ma większą energię niż z), które po pewnym czasie zanika w wyniku kaskadowego przejścia elektronów na niższe powłoki (efekt Augera). Oznaczenia linii widmowych promieniowania charakterystycznego:

Pierre Victor Auger (ur. 14 maja 1899 w Paryżu, zm. 24 grudnia 1993 w Paryżu) francuski fizyk. W 1937 został profesorem Sorbony. W latach (1948–1958) pełnił funkcję dyrektora Departamentu Nauk Przyrodniczych UNESCO. W latach (1941–1944) mieszkał w USA (Chicago i Nowy Jork). W latach (1945–1948) był organizatorem szkolnictwa wyższego we Francji.

Elektron emitowany przez atom podczas tego procesu nosi nazwę elektronu Augera. Pochodzi on z powłoki walencyjnej lub zbliżonej do niej. Energia elektronu Augera jest ściśle określona i zależy tylko od energii powłok, między którymi przechodzi elektron opadający na niższą powłokę

Energią jonizacji Ej pierwiastka nazywa się minimum energii, jaką należy użyć, by oderwać elektron od atomu tego pierwiastka w stanie gazowym. Energia jonizacji obojętnych atomów zależy od liczby atomowej i waha się w granicach od kilku do dwudziestu kilku eV. Jest ona równa energii najsłabiej związanego elektronu walencyjnego. Z rysunku widać, że największą energię jonizacji mają neutralne atomy gazów szlachetnych, co jest związane z faktem, że pierwiastki te mają zapełnione powłoki walencyjne. Najniższą energię jonizacji mają pierwiastki z pierwszej grupy układu okresowego posiadające na powłoce walencyjnej jeden elektron.

Lise Meitner (ur. 17 listopada 1878 w Wiedniu, zm. 27 października 1968 w Cambridge) – austriacka fizyk jądrowa. Jako pierwsza wyjaśniła teoretycznie zjawisko rozbicia jądra atomowego, którego w roku 1938 dokonał Otto Hahn.

$E_{elektronu}=E_1-E_2-E_3 \,$

gdzie: $E_1$ - energia wiązania elektronu na poziomie 1 (wybitego na początku procesu), $E_2$ - energia elektronu, który przechodzi na poziom 1, $E_3$ - energia wiązania elektronu opuszczającego atom.

Na energię elektronów Augera nie ma wpływu energia uwalniana podczas wychwytu, ani energia cząstki wybijającej elektron.

Wychwyt elektronu (zwany też odwrotną przemianą beta) - reakcja jądrowa, w której jeden z elektronów atomu jest przechwytywany przez proton z jądra atomowego, w wyniku czego powstaje neutron (pozostający w jądrze) i neutrino elektronowe, które jest emitowane.

Powłoka walencyjna - ostatnia, najdalej odsunięta od jądra powłoka elektronowa atomu. Elektrony na niej są najsłabiej związane z atomem i mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązań chemicznych. W przypadku elektronów znajdujących się niżej zazwyczaj nie jest to możliwe, choć są od tego liczne wyjątki.

Energia unoszona jest z atomu tylko w postaci energii kinetycznej elektronu, dlatego o efekcie Augera mówi się, że jest to bezpromieniste przejście elektronu na niższą powłokę. Nie jest to jednak jedyny możliwy w tej sytuacji proces. Procesem konkurencyjnym jest emisja charakterystycznego promieniowania X i jest również wykorzystywane w spektroskopii.

Na skutek efektu Augera elektron opuszcza atom, dochodzi zatem do jego jonizacji. W konsekwencji (wskutek odpychania kulombowskiego) w cząsteczce może dojść do zerwania wiązań chemicznych.

Efekt odkryli niezależnie od siebie - austriacka fizyczka Lise Meitner i francuski fizyk Pierre Victor Auger, któremu odkrycie jest częściej przypisywane. Auger w 1925 r. zaobserwował w komorze Wilsona, że w wyniku naświetlania próbki promieniowaniem X z niektórych atomów wychodzą dwa ślady elektronów.