Emisión de rayos X característicos

Los rayos X se emiten cuando los electrones de alta velocidad en un tubo de rayos X chocan con un objetivo de metal. Algunos electrones de alta velocidad al chocar con los átomos de metal hacen que un electrón interno de un átomo sea expulsado, creando una vacante en la capa interna de ese átomo. Los electrones exteriores llenan esta vacante y emiten un fotón de rayos X (correspondiente a los rayos X característicos).

La mayoría de las explicaciones que he encontrado dicen mucho. Mi pregunta es, ¿es seguro que el electrón interno es expulsado completamente fuera del átomo, y no a otro nivel de energía superior vacante? En el cálculo de la característica K α frecuencias de rayos, por ejemplo, siempre he tomado la diferencia de las energías de un átomo ionizado en los dos estados cuando se pierde un electrón de una capa K y cuando se pierde de la capa L de ese átomo. La única diferencia, por supuesto, en la situación que propongo es dónde termina finalmente el electrón excitado, ya sea que se libere del átomo o haga una transición a un nivel de energía más alto. ¿Diferirá la predicción de las frecuencias de rayos X características si se supone que el electrón está excitado a un nivel más alto, o la diferencia es demasiado mínima para importar (la diferencia de energía entre los niveles de energía de la capa K y L para un electrón apenas se ve afectada por electrones externos de todos modos)? ¿Y ese electrón, en realidad, se libera del átomo, o también puede moverse a un estado de energía de nivel superior?

Entonces, ¿cómo te sientes acerca de los electrones Auger? ¿Sientes que hay problemas similares?
Esta es una pregunta interesante. Realmente se reduce a si una partícula material puede impulsar un electrón enlazado de un nivel de energía más bajo a uno más alto. Por supuesto que sabemos que los fotones pueden hacerlo, pero ¿pueden los electrones? Sin embargo, realmente no veo dónde entran en escena los electrones Auger ...
He leído sobre el experimento de Franck-Hertz. Por lo que puedo deducir, el experimento pasó una corriente de electrones energéticos a través del vapor de mercurio. Los electrones chocaron con los átomos y provocaron que los electrones de mercurio se excitaran al segundo nivel cuántico. Así que los electrones, al parecer, pueden excitar a los electrones enlazados.
No hay mucha diferencia en la energía en el fotón resultante si un electrón interno se libera o se golpea a un estado límite externo con energía de enlace débil... por definición. La única forma en que puedo imaginar una diferencia en los rayos X generados entre esos dos casos es si hay reglas de selección cuando se va a las capas exteriores que no existen cuando se va a un estado no vinculado.

Respuestas (1)

En cuanto a la pregunta central,

¿Es seguro que el electrón interno es expulsado por completo del átomo y no a otro nivel de energía más alto vacante?

este es el escenario más probable pero no es completamente necesario. Es perfectamente posible (al menos en el sentido de que no está prohibido ) que la colisión electrónica deje al átomo en un estado excitado con un hueco en el núcleo y ese electrón ocupando alguna valencia u orbital de Rydberg, y que ese estado decaiga radiativamente al estado fundamental del átomo neutro, o de hecho a algún estado ligeramente excitado que luego decae emitiendo un fotón visible o IR.

Si ese es el caso, entonces la frecuencia del fotón emitido estará ligeramente por debajo del borde del caparazón. Esto es bueno y malo: por un lado, la diferencia de energía de valencia central tiende a ser lo suficientemente grande como para que el efecto de dónde termina el electrón original sea mínimo, pero por otro lado, cualquier emisión debajo del borde sobresaldrá como un pulgar dolorido.

Sin embargo, sospecho que la probabilidad de este proceso es esencialmente insignificante, porque compite con el efecto Auger , en el que el electrón de valencia vuelve a caer en el orificio del núcleo y usa la energía para ionizar otro electrón de la banda de valencia, con un muy rápido escala de tiempo

Es difícil hacer declaraciones generales porque hay una amplia variedad de situaciones posibles cubiertas por la pregunta, pero mi impresión es que los picos previos al borde tienden a estar entre insignificantes y débiles, aunque pueden observarse si su aparato es lo suficientemente sensible. :

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