Введение
Автоионизация – это процесс, при котором атом или молекула в возбужденном состоянии спонтанно испускает один из внешних электронов, переходя таким образом из состояния с зарядом Z в состояние с зарядом Z + 1, например, из электрически нейтрального состояния в однократно ионизированное состояние. Автоионизирующие состояния обычно недолговечны и поэтому могут быть описаны как резонансы Фано, а не как нормальные связанные состояния. Их можно наблюдать как изменения в сечениях ионизации атомов и молекул методами фотоионизации, электронной ионизации и другими способами.
Autoionization is a process by which an atom or a molecule in an excited state spontaneously emits one of the outer shell electrons, thus going from a state with charge Z to a state with charge Z + 1, for example from an electrically neutral state to a singly ionized state. Autoionizing states are usually short lived, and thus can be described as Fano resonances rather than normal bound states. They can be observed as variations in the ionization cross sections of atoms and molecules, by photoionization, electron ionization and other methods.
Примеры
В качестве примера можно привести несколько резонансов Фано в спектре фотоионизации неона в экстремальном ультрафиолете, которые приписываются автоионизирующим состояниям. Некоторые из них обусловлены возбуждением одного электрона, например, серия из трех сильных пиков схожей формы при энергиях 45,546, 47,121 и 47,692 эВ, которые интерпретируются как состояния 1s² 2s¹ 2p⁶ np (¹P) для n = 3, 4 и 5. Эти состояния нейтрального неона лежат выше первой энергии ионизации, поскольку для возбуждения 2s электрона требуется больше энергии, чем для удаления 2p электрона. При автоионизации дезбуждение np → 2s обеспечивает энергию, необходимую для удаления одного 2p электрона и формирования основного состояния Ne⁺. Другие резонансы приписываются возбуждению двух электронов. Тот же спектр фотоионизации неона, рассмотренный выше, содержит четвертый сильный резонанс в той же области на 44,979 эВ, но с существенно отличающейся формой, который интерпретируется как состояние 1s² 2s² 2p⁴ 3s 3p (¹P). Также использовалось ионное воздействие высокоэнергетических ионов H⁺, He⁺ и Ne⁺. Если отсутствует электрон внутренней оболочки, положительный ион может автоионизироваться дальше и потерять второй электрон в результате эффекта Оже. В неоне рентгеновское возбуждение может удалить 1s электрон, создавая возбужденный ион Ne⁺ с конфигурацией 1s¹ 2s² 2p⁶. В последующем процессе Оже переход 2s → 1s и одновременная эмиссия второго электрона из 2p приводит к ионному состоянию Ne²⁺ 1s² 2s¹ 2p⁵. Кроме того, молекулы могут иметь вибрационно автоионизирующие состояния Ридберга, в которых небольшое количество энергии, необходимое для ионизации состояния Ридберга, обеспечивается вибрационным возбуждением.
Автоотключение
Когда возбужденное состояние атома или молекулы состоит из объединенного состояния нейтральной частицы и резонансно захваченного электрона, аутоионизация называется автоотделением. В этом случае объединенное состояние имеет чистый отрицательный заряд до начала процесса автоионизации и завершается нейтральным зарядом. Конечное состояние часто оказывается вибрационно или вращательно возбужденным в результате избыточной энергии, возникшей при резонансном захвате.