[科普中國]-俄歇簇射

由于初級粒子具有高能量，所以初級粒子與大氣原子的碰撞通常會導(dǎo)致電子—核簇射的產(chǎn)生，初級粒子與大氣原子核相互作用的結(jié)果，使原子核分裂成單個的核子或大的碎片，從而形成不穩(wěn)定粒子，這些粒子接著發(fā)生的衰變導(dǎo)致了簇射的軟性成分（光子、電子）的產(chǎn)生，由于在粒子附近不斷發(fā)生級聯(lián)簇射和軔致輻射，所以使得這些成分急劇增加，分裂核所產(chǎn)生的高能核子也能夠引起電子—核簇射(核的級聯(lián)簇射過程)。核的高能相互作用的總體形成了俄歇簇射，也稱為廣延大氣簇射。1

概念詳解光電效應(yīng)是指入射的 光子與整個原子相互作用時,會把全部能量交給電子,使電子電離成為光電子,此即光電效應(yīng)。2

其光電子的能量E等于入射光子能量減去使電子脫離原子軌道所需要的能量。由于是一個光子全部被介質(zhì)原子吸收,因此光電吸收效應(yīng)并不改變?nèi)肷涔庾邮衅渌庾拥哪芰?而僅僅減少人射光子束中的光子數(shù)。因為光子的電場和磁場方向與其運動的方向成直角,當入射光子能量低時,擊出的電子幾乎沿與入射光子方向相垂直的方向發(fā)射,但隨入射光子能量的增加,電子的發(fā)射方向逐漸接近于人射光子束的方向。不僅光生電子的發(fā)射方向不斷改變,其能量值也是不相等的,會因介質(zhì)的原子不同或介質(zhì)原子相同而電子層不同而不同,但整個過程能量和動量都必須守恒。2

當入射 光子的能量足夠大時,介質(zhì)原子中結(jié)合得最緊的K電子層上的一個電子將被彈射出來。通常,能量大于K層電子結(jié)合能的入射光子,其80%的光電效應(yīng)是與K層電子相互作用的,其余的大部分是與L層電子相互作用。從原子內(nèi)層失去一個電子而造成核外電子殼層出現(xiàn)空位,這將由外層電子來填充,從而產(chǎn)生內(nèi)層電子的躍遷并發(fā)射特征X射線,或發(fā)射低能俄歇電子,以釋放多余的能量。對于核電荷數(shù)較小的物質(zhì)(或由核電荷數(shù)較小的元素組成的物質(zhì)),其內(nèi)層電子的結(jié)合能相對較小(如水,約為500eV的量級),發(fā)射的次級輻射和光電子的能量也小,在發(fā)生相互作用的附近區(qū)域就被吸收。隨著核電荷數(shù)的增大,內(nèi)層電子的結(jié)合能相應(yīng)提高,此時更可能從該原子再發(fā)射一個電子。這個被擊出的電子稱為俄歇電子,產(chǎn)生俄歇電子的過程稱為俄歇效應(yīng)。2

如果被光子轟擊的物質(zhì)含有磷、溴、碘、氙等核電荷數(shù)相對較低的元素時,在高能光子的作用下,常會由于一個K電子吸收而引起一連串的俄歇電子發(fā)射,這種現(xiàn)象稱為俄歇簇射或俄歇爆發(fā),也稱為廣延大氣簇射,其原因是外層電子填時留下新的空位,接著發(fā)射一個俄歇電子又留下第三個空位,這種新產(chǎn)生的空位可能再被更外層的電子填充而發(fā)射另外的俄歇電子。于是一個K電子的吸收就可能引起一連串的俄歇電子發(fā)射。2

相關(guān)人物——俄歇Pierre Victor Auger,法國物理學(xué)家,巴黎科學(xué)院院士(1977)。出生于巴黎。1926年在巴黎高等師范學(xué)校獲博土學(xué)位。1927-69年在巴黎大學(xué)工作,1937年起任教授。1941--44年在美國和英國工作?；胤▏?于1945~48年任原子能委員會委員。1948-59年任聯(lián)合國教科文組織自然科學(xué)部主任。1959-62年任法國空間研究委員會主席。1962一67年任歐洲空間研究組織的總主任。3

從事原子和核物理、字宙線物理、科學(xué)以及哲學(xué)方面的研究。研究氣體中的光電效應(yīng)時,精確地測定了飛出的光電子的角分布,從而證實光電效應(yīng)的量子理論。1925年,發(fā)現(xiàn)由于激發(fā)能的內(nèi)部重新分布而自電離的現(xiàn)象（俄歇效應(yīng))。1938年發(fā)現(xiàn)廣延大氣簇射(俄歇簇射)。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

杜強 - 高級工程師 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所