पेनिंग आयनीकरण

पेनिंग आयनीकरण रसायन-आयनीकरण का एक रूप है, एक आयनीकरण प्रक्रिया जिसमें तटस्थ परमाणुओं या अणुओं के बीच प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं। पेनिंग प्रभाव को गैस-डिस्चार्ज नीयन दीपक और फ्लोरोसेंट लैंप जैसे अनुप्रयोगों में व्यावहारिक उपयोग के लिए रखा जाता है, जहां लैंप की विद्युत विशेषताओं में सुधार के लिए लैंप को पेनिंग मिश्रण से भर दिया जाता है।

इतिहास

इस प्रक्रिया का नाम डच भौतिक विज्ञानी फ्रैंस मिशेल पेनिंग के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने पहली बार 1927 में इसकी सूचना दी थी। दुर्लभ गैसों पर विद्युत निर्वहन की जांच जारी रखने के लिए पेनिंग ने आइंडहोवन में फिलिप्स नेचुरकुंडिग लैबोरेटोरियम में काम करना शुरू किया। बाद में, उन्होंने सकारात्मक आयनों और मेटास्टेबल परमाणुओं द्वारा धातु की सतहों से इलेक्ट्रॉनों की मुक्ति पर और विशेष रूप से मेटास्टेबल परमाणुओं द्वारा आयनीकरण से संबंधित प्रभावों पर माप शुरू किया।

प्रतिक्रिया

पेनिंग आयनीकरण एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित गैस-चरण परमाणु जी के बीच की बातचीत को संदर्भित करता है^* और एक लक्ष्य अणु M. टक्कर के परिणामस्वरूप अणु का आयनीकरण होता है जिससे एक धनायन M प्राप्त होता है^+., एक इलेक्ट्रॉन ई⁻, और एक उदासीन गैस अणु, G, मूल अवस्था में। पेनिंग आयनीकरण एक उच्च ऊर्जा टकराव परिसर के गठन के माध्यम से होता है, एक उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन को निकालने के द्वारा, एक cationic प्रजातियों के गठन की ओर विकसित होता है।

${\ce {{G^{\ast }}+M->{M^{+\bullet }}+{e^{-}}+G}}$

उत्तेजित अणु और लक्ष्य अणु के बीच आयनीकरण की बातचीत की प्रक्रिया।

पेनिंग आयनीकरण तब होता है जब लक्ष्य अणु की आयनीकरण क्षमता उत्तेजित-अवस्था परमाणु या अणु की उत्तेजित ऊर्जा से कम होती है।

वेरिएंट

जब टकराने वाले कणों की कुल इलेक्ट्रॉन उत्तेजना ऊर्जा पर्याप्त होती है, तो एक साथ बंधे हुए दो कणों की बंधन ऊर्जा को सहयोगी पेनिंग आयनीकरण अधिनियम में भी योगदान दिया जा सकता है। साहचर्य आयनीकरण पेनिंग आयनीकरण भी हो सकता है:

${\ce {{G^{\ast }}+M->{MG^{+\bullet }}+e^{-}}}$

भूतल पेनिंग आयनीकरण (ऑगर डीएक्सिटेशन) एक सतह एस के साथ उत्तेजित-राज्य गैस की बातचीत को संदर्भित करता है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन की रिहाई होती है:

${\ce {{G^{\ast }}+S->{G}+{S}+e^{-}}}$

सकारात्मक चार्ज प्रतीक ${\ce {S+}}$ ऐसा प्रतीत होता है कि आवेश संरक्षण के लिए आवश्यक प्रतीत होता है, छोड़ दिया जाता है, क्योंकि S एक स्थूल सतह है और एक इलेक्ट्रॉन के नुकसान का नगण्य प्रभाव होता है।

अनुप्रयोग

इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी

हे के लिए प्रतिक्रिया का उपयोग करके चमक निर्वहन में गैस वर्णलेखन डिटेक्टर के लिए पेनिंग आयनीकरण इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (पीआईईएस) के लिए पेनिंग आयनीकरण लागू किया गया है।^* या नहीं^*. एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में विश्लेषक की उड़ान ट्यूब में रिटार्डिंग क्षेत्र को स्कैन करके लक्ष्य (गैस या ठोस) और मेटास्टेबल परमाणुओं के बीच टकराव से निकाले गए इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा का विश्लेषण किया जाता है। प्रतिक्रिया द्वारा उत्पादित इलेक्ट्रॉन में एक गतिज ऊर्जा E होती है जो निम्न द्वारा निर्धारित होती है:

$E=E_{\text{m}}+IE$

पेनिंग आयनीकरण इलेक्ट्रॉन ऊर्जा दोनों ई के बाद से प्रयोगों या किसी अन्य प्रजाति की स्थितियों पर निर्भर नहीं करती है_m और IE He की ऊर्जा के परमाणु या आणविक स्थिरांक हैं^* और प्रजातियों के लिए आयनीकरण ऊर्जा।पेनिंग आयनीकरण इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी कार्बनिक ठोस पर लागू होता है। यह व्यक्तिगत आणविक ऑर्बिटल्स के स्थानीय इलेक्ट्रॉन वितरण के अध्ययन को सक्षम बनाता है, जो सबसे बाहरी सतह परतों के बाहर उजागर होता है।

मास स्पेक्ट्रोमेट्री

एकाधिक मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक तकनीक, ग्लो डिस्चार्ज मास स्पेक्ट्रोमेट्री सहित और वास्तविक समय मास स्पेक्ट्रोमेट्री में प्रत्यक्ष विश्लेषण पेनिंग आयनीकरण पर निर्भर करता है।

ग्लो डिस्चार्ज मास स्पेक्ट्रोमेट्री ठोस नमूनों में ट्रेस तत्व का प्रत्यक्ष निर्धारण है। यह दो आयनीकरण तंत्रों के साथ होता है: प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनीकरण और पेनिंग आयनीकरण। ग्लो डिस्चार्ज में निहित प्रक्रियाएं, अर्थात् कैथोडिक स्पटरिंग पेनिंग आयनीकरण के साथ युग्मित, एक आयन उत्पन्न करती हैं जनसंख्या जिससे अर्ध-मात्रात्मक परिणाम सीधे प्राप्त किए जा सकते हैं।

यह भी देखें

• रासायनिक आयनीकरण