俄歇簇射

天文学术语

由于初级粒子具有高能量，所以初级粒子与大气原子的碰撞通常会导致电子—核簇射的产生，初级粒子与大气原子核相互作用的结果，使原子核分裂成单个的核子或大的碎片，从而形成不稳定粒子，这些粒子接着发生的衰变导致了簇射的软性成分（光子、电子）的产生，由于在粒子附近不断发生级联簇射和轫致辐射，所以使得这些成分急剧增加，分裂核所产生的高能核子也能够引起电子—核簇射(核的级联簇射过程)。核的高能相互作用的总体形成了俄歇簇射，也称为广延大气簇射。

概念详解

光电效应是指入射的光子与整个原子相互作用时,会把全部能量交给电子,使电子电离成为光电子,此即光电效应。

其光电子的能量E等于入射光子能量减去使电子脱离原子轨道所需要的能量。由于是一个光子全部被介质原子吸收,因此光电吸收效应并不改变入射光子束中其它光子的能量,而仅仅减少人射光子束中的光子数。因为光子的电场和磁场方向与其运动的方向成直角,当入射光子能量低时,击出的电子几乎沿与入射光子方向相垂直的方向发射,但随入射光子能量的增加,电子的发射方向逐渐接近于人射光子束的方向。不仅光生电子的发射方向不断改变,其能量值也是不相等的,会因介质的原子不同或介质原子相同而电子层不同而不同,但整个过程能量和动量都必须守恒。

当入射光子的能量足够大时,介质原子中结合得最紧的K电子层上的一个电子将被弹射出来。通常,能量大于K层电子结合能的入射光子,其80%的光电效应是与K层电子相互作用的,其余的大部分是与L层电子相互作用。从原子内层失去一个电子而造成核外电子壳层出现空位,这将由外层电子来填充,从而产生内层电子的跃迁并发射特征X射线,或发射低能俄歇电子,以释放多余的能量。对于核电荷数较小的物质(或由核电荷数较小的元素组成的物质),其内层电子的结合能相对较小(如水,约为500eV的量级),发射的次级辐射和光电子的能量也小,在发生相互作用的附近区域就被吸收。随着核电荷数的增大,内层电子的结合能相应提高,此时更可能从该原子再发射一个电子。这个被击出的电子称为俄歇电子,产生俄歇电子的过程称为俄歇效应。

如果被光子轰击的物质含有磷、溴、碘、氙等核电荷数相对较低的元素时,在高能光子的作用下,常会由于一个K电子吸收而引起一连串的俄歇电子发射,这种现象称为俄歇簇射或俄歇爆发,也称为广延大气簇射,其原因是外层电子填时留下新的空位,接着发射一个俄歇电子又留下第三个空位,这种新产生的空位可能再被更外层的电子填充而发射另外的俄歇电子。于是一个K电子的吸收就可能引起一连串的俄歇电子发射。