いま、オージェ電子分光について勉強しています。
以前下のURLでわかりやすく教えてもらいました。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=84445
オージェは内殻に空孔ができたときに外殻から遷移してくると理解したのですが、
MMMオージェ過程というのが理解できません。
内殻と外殻が一緒なのにオージェ電子はなぜ出るのか教えてください。

A 回答 (1件)

だんだん話が難しくなってきました(^^;)


オージェ過程の記法の理解に混乱があるような気がします.

(1) K殻に空孔がある状態
(2) K殻にL殻から電子が落ちて,別のLの電子が外に放出される(オージェ電子)

(1)→(2)の過程を通常 K-LL と書いています(ハイフンに注意!).
(2)の代わりに

(2') K殻にL殻から電子が落ちて,M殻の電子が外に放出される(オージェ電子)
だったら,K-LM です.

質問で MMM と書かれているのは,M-MM ではないですよね.
(2')が起こった後の状態はどうなっているかと言いますと,
L殻に空孔が1個,M殻に空孔が1個ですね.
もう一度オージェ過程が起きることが可能です.

(3') L殻にM殻から電子が落ちて,別のM殻の電子が外に放出される.

(2')→(3')の過程で,M殻の電子は2個減り,最初からM殻は1個空いていたから,
結局M殻には3個の空孔ができます.
これは LM-MMM 過程です.
多価イオンができたわけです.
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この回答へのお礼

なるほど!2つの過程を経てなるんですか。
なにしろ教科書が英語なもので、四苦八苦しています。(^^;
おかげで納得できました。
ありがとうございます!

お礼日時:2001/06/18 19:09

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Qオージェ電子と光電子

オージェ電子と光電子の違いがいまいちわかりません。
参考書を見てもよくわからないでいます。
エネルギー順位の電子の出る場所(?)が違うんでしょうか?
どなたか教えてください。

Aベストアンサー

なんらかの原因で原子の内殻に空孔ができると,原子は不安定状態になります.
外殻から空いた内殻に電子が落ちてそこを埋めるわけですが,
内殻と外殻では当然エネルギー差がありますからこれをなんとかしないといけない.
で,他の外殻電子にエネルギーを与えて原子核の束縛から離れて自由電子として
飛び出させてしまうことがあります.
これがオージェ効果,外へ飛び出した電子がオージェ電子です.
エネルギー差を電磁波の形で放出する場合もあり,この場合はオージェ電子は出ません.

光電子は,電子が電磁波からエネルギーをもらって外へ飛び出したやつです.
どこの準位から飛び出しても光電子といいます.

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

QXPSとAESどのような場合にどちらが適しているのですか?

XPS(X線光電子分光法)とAES(オージェ電子分光法)がどのような場合、どちらを用いればいいのかが良く分かりません。
XPSとAESの原理は本で勉強したのですが、この2つ徹底的に比較していないので表面を分析するならどちらでもいいのかと思うのですがどうもそうでもないようなのです。
深さ方向の分析にどちらが適しているなどがあるのでしょうか?

Aベストアンサー

時々AESやXPSで試料を分析してもらっている者です。分析法自体の専門家ではなくてすみません。

オージェ電子分光(AES)とX線光電子分光(XPS)は対象とする分析内容が比較的似ています。AES・XPSのどちらでも適用できる場合も少なからずあります。

原子の結合状態まで知りたい時にはXPSが好んで使われます。元素の結合状態の違いによって生じる、XPSスペクトルの化学シフトが容易に観測され解析もしやすいためです。具体的には例えば試料の中からケイ素が検出されたとして、それらのケイ素が酸素と結合しているのか他のケイ素と相互に結合しているのかまで知ることができます。またプローブがX線で試料の帯電の問題がないので、絶縁物の分析をする場合に有利です。
AESはプローブが電子ビームですが、電子ビームは容易に細く絞ることができるので表面内での元素の2次元分布を細かく調べたい場合(マッピング)に適しています。
ただしXPSでもプローブ(X線)を絞り込めるようになり、一方でAESでも結合状態の解析技術が進んだために、互いの技術は接近してきているようです[1]。
深さプロファイルはAESでもXPSでも取れます。深さ方向の分解能はいずれも数[nm]程度だったと思います。感度はXPSの方がよいようです。

以下のページなども参考にしてみてください。
[1] http://www.kanagawa-iri.go.jp/kitri/kouhou/ssknews/pdf/sannewspdf.html
ここの「1999年度発行 Vol. 5 No. 1(1999.5)」(pdfファイル)をダウンロードして読んでみてください。

[2] http://www.idema.gr.jp/news/38.htm
ここの「表面分析法を用いたヘッド・ディスクの測定事例」(pdfファイル)をダウンロードして読んでみてください。内容はTOF-SIMSについてのものですが、最初にXPSやAESなどの表面分析法を比較した表があります。

[3] http://www.cacs.co.jp/12kinou/conts/hyoumen_c1.htm

[4] http://www.nsg.co.jp/ntr/NTR-NEWS/ntrnews20.htm

[5] http://www.jeol.co.jp/technical/information/eo/escadata/esca006/esca006-01.htm

時々AESやXPSで試料を分析してもらっている者です。分析法自体の専門家ではなくてすみません。

オージェ電子分光(AES)とX線光電子分光(XPS)は対象とする分析内容が比較的似ています。AES・XPSのどちらでも適用できる場合も少なからずあります。

原子の結合状態まで知りたい時にはXPSが好んで使われます。元素の結合状態の違いによって生じる、XPSスペクトルの化学シフトが容易に観測され解析もしやすいためです。具体的には例えば試料の中からケイ素が検出されたとして、それらのケイ素が酸素と結合している...続きを読む

Qフェルミ準位について教えてください

私の持っている資料にフェルミ準位についてこう書かれていました。

「電子が絶対零度で存在することができる最大エネルギーをフェルミエネルギーと言う」

また教科書には

「フェルミ準位よりも下に位置する準位には電子が存在し、この上にある準位には電子がないようなものと考えて良い」

この考えで、真性半導体についての説明をんで混乱しました。

「価電子帯のすべての準位は電子で満たされている。従って絶対零度における電子の存在確率は価電子帯で1、伝導帯で零となり、存在確率が1/2となる。すなわちフェルミ準位は価電子帯と伝導帯の間に位置することになる。」
以下に教科書の図を示します(手書きで申し訳ありません)

EcとEvの間は禁制帯で電子が存在できないはずなのに、図を見ると、禁制帯の間にフェルミ準位があります。 上の教科書の説明からいくと、EfとEvの間には禁制帯ながら、電子が存在できることになりますが.....これはどういうことでしょうか?

このまま読み進めた結果PN接合のところでさらに混乱してしましました。

長くなってしましましたが、回答宜しくお願いします

私の持っている資料にフェルミ準位についてこう書かれていました。

「電子が絶対零度で存在することができる最大エネルギーをフェルミエネルギーと言う」

また教科書には

「フェルミ準位よりも下に位置する準位には電子が存在し、この上にある準位には電子がないようなものと考えて良い」

この考えで、真性半導体についての説明をんで混乱しました。

「価電子帯のすべての準位は電子で満たされている。従って絶対零度における電子の存在確率は価電子帯で1、伝導帯で零となり、存在確率が1/2となる。すなわち...続きを読む

Aベストアンサー

価電子帯の電子は、エネルギーを受けると伝導帯に遷移することはわかりますね?
また、フェルミ分布関数を考えてみると、フェルミエネルギーの点を原点にすると点対称な関数になっています。

遷移する前とした後の電子の準位の中心は、フェルミエネルギーになっているはずです。
電子がいくつも励起されると、分布関数に従ったエネルギー分布を見せます。
これは価電子帯のホールの分布も同じ形で分布します。
電子の分布をみた場合、価電子帯の上端と、伝導帯の下端の間の中心にフェルミエネルギーがあるような分布をしているということから、フェルミエネルギーはこのような位置になります。(ある種の対称性がある為、中心になります)

ドープ原子がある場合、電子が存在できる準位が禁制帯の中にできてしまう為、電子の存在分布が変わり、フェルミエネルギーが少し上もしくは下に移動することも教科書には書いてあることでしょう。

QX線のKαって何を意味するのでしょう?

タイトルのまんまですが、XRD、XPSなどで使われる特性X線のCu-Kα線、Mg-Kα線のKαってなにを意味するものなのでしょうか?
ちょっと気になった程度のことなので、ご覧のとおり困り度は1ですが、回答もきっとそんなに長くならないんじゃないかと思うのでだれか暇な人教えて下さい。

Aベストアンサー

ちょっとうろ覚えなんですが。。。

X線は、フィラメント(主にタングステン(W)が用いられている)から電子を取り出し(加熱で)、それをX線を発生するターゲット(アルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg)や銅(Cu))などに電子を衝突させて発生させます。
ターゲットとなる材料の電子軌道はそのエネルギ-準位がとびとびでかつ元素によって特有の値を持ちます。電子衝突によって飛び出した電子が仮にK殻の電子であったとします。K殻は他の殻(LやM)に比べて低いエネルギーにあるので、L殻やM殻の電子は安定した状態を保とうと、K殻へ落ち込みます。このとき(K殻のエネルギー)-(L殻のエネルギー)に相当するエネルギーがあまるので、これがX線となりこのエネルギーをもつX線が発生します。

そこで、potemkineさんの質問にあるとおり、Kαとかの命名法ですが、Kに相当するものは電子が衝突して飛び出した殻を示し、αは飛び出した殻に対していくつ外側の殻から電子が飛び出したのかを示すもので、1つ上からならα、2つ上ならβ。3つ上ならγといったようにあらわします。
例えば、K殻の電子が飛び出し、そこをM殻が埋めた場合(2つ上の準位)はKβ、L殻の電子が飛び出しそこをM殻が埋めた場合はLα
ちなみに下からK殻、L殻、M殻、N殻の順番です。

エネルギーや半値幅(エネルギーの広がり)の面から一般に用いられてるX線は、AlKα、CuKα、MgKαなどです。

ちょっとうろ覚えなんですが。。。

X線は、フィラメント(主にタングステン(W)が用いられている)から電子を取り出し(加熱で)、それをX線を発生するターゲット(アルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg)や銅(Cu))などに電子を衝突させて発生させます。
ターゲットとなる材料の電子軌道はそのエネルギ-準位がとびとびでかつ元素によって特有の値を持ちます。電子衝突によって飛び出した電子が仮にK殻の電子であったとします。K殻は他の殻(LやM)に比べて低いエネルギーにあるので、L殻や...続きを読む

Qレート方程式の考え方

レーザーの発振原理について勉強しています。
それで、どなたかレート方程式について教えてください!
お願いします!!

Aベストアンサー

レーザーを2準位間によるp→qの放射とします.

ある準位に注目して,そのポピュレーションn(p)について,
dn(p)/dt = 励起分 - 脱励起分
とします.通常,μ秒オーダーで定常となりますので,
準定常近似として,d/dt=0とします.

レーザー発振の場合,脱励起は誘導放出ですので,アインシュタインの
B係数B(p,q)を用います.B係数はA係数より算出出来ます.(係数失念.)
励起は,放電管ですので電子衝突励起の速度係数C(q,p)を用いますが,
詳細釣り合いが成立している場合,電子衝突脱励起の速度係数F(p,q)はC(q,p)から
求まります.(法則名失念...成り立つ場合,「詳細釣合」と言います.)

3準位,4準位の場合は,それらの間で上記について,連立方程式を立てます.

Qバルク状って・・・・?

ものすごく基本的な質問かもしれませんが、教えてください!
よく物質の状態として「薄膜状態」に対して「バルク状」って用いられますが、実際バルク状とはどのような状態のことを言うのでしょうか?アモルファス状態とはまた違うのでしょうか?
さらに、何かこれらのことで参考になる書籍などがありましたら、教えてください!
よろしくお願いします!

Aベストアンサー

「バルク」は「薄膜」の対義語です。
要は、薄膜ではない、分厚い塊をバルクと言います。

「バルク」という言葉は、結晶状態すなわち、アモルファスとか、単結晶とか、多結晶とか、それらについては何にも言っていません。
(ですから、アモルファスのバルクもあれば、単結晶のバルクもあれば、多結晶のバルクもあります。)


なお、薄膜とバルクの境目がどこかということについては、「量子効果が現れるか否か」ということでは必ずしもありません。
特に定義もされていません。
例えば、厚さ1μm程度以上のものも薄膜と称しますので。

Q時定数について

時定数(τ=CR)について物理的意味とその物理量について調べているのですが、参考書等これといってわかりやすい説明がありません。どうが上記のことについて詳しく説明してもらえないでしょうか?

Aベストアンサー

1次応答のお話ですね。
物理の世界では「1次応答」と呼ばれる系をしばしば扱います。その系の応答の時間的尺度を表す数字が「時定数」です。物理量としては時間の次元を持ち、時間と同様に秒や分などを単位に表現できます。

直感的には「水槽から出て行く水」のアナロジーで考えると分かりやすいと思います。いま水槽があって下部に蛇口が付いているとします。蛇口をひねると水は流れ出ますが、水が流れ切ってしまうまでにどれくらい時間がかかるでしょうか。
明らかに水槽が大きいほど、そして蛇口が小さいほど時間がかかります。逆に水槽が大きくても蛇口も大きければ水は短時間で出て行きますし、蛇口が小さくても水槽が小さければこれまたすぐに水槽はからっぽになります。
すなわち水がからっぽになるまでに要する時間の目安として
 水槽の大きさ×蛇口の小ささ
という数字が必然的に出てきます。ご質問の電気回路の場合は
 コンデンサの容量→水槽の大きさ
 抵抗→蛇口の小ささ
に相当するわけで、CとRの積がその系の応答の時間的な目安を与えることはなんとなくお分かり頂けると思います。

数式を使いながらもう少し厳密に考えてみましょう。以下のようにコンデンサCと抵抗Rとからなる回路で入力電圧と出力電圧の関係を調べます。
 + C  -
○─┨┠─┬──●
↑    <  ↑
入    <R  出
力    <  力
○────┴──●

入力電圧をV_i、出力電圧をV_oとします。またキャパシタCに蓄積されている電荷をQとします。
するとまず
V_i = (Q/C) + V_o   (1)
の関係があります。
また電荷Qの時間的変化が電流ですから、抵抗Rの両端の電位差を考えて
(dQ/dt)・R = V_o   (2)
も成立します。
(1)(2)を組み合わせると
V_i = (Q/C) + (dQ/dt)・R   (3)
の微分方程式を得ます。

最も簡単な初期条件として、時刻t<0でV_i = 0、時刻t≧0でV_i = V(定数)となるステップ応答を考えます。コンデンサCは最初は帯電していないとします。
この場合(3)の微分方程式は容易に解かれて
V_o = A exp (-t/CR)   (4)
を得ます。exp(x)はご存じかと思いますがe^xのこと、Aは定数です。解き方が必要なら最後に付けておきましたので参考にして下さい。
Cは最初は電荷を蓄積していないのですから、時刻t=0において
V_i = V = V_o   (5)
という初期条件が課され、定数Aは実はVに等しいことが分かります。これより結局、
V_o = V exp (-t/CR)   (6)
となります。
時間tの分母にCRが入っているわけで、それが時間的尺度となることはお分かり頂けると思います。物理量として時間の次元を持つことも自明でしょう。CとRの積が時間の次元を持ってしまうのは確かに不思議ではありますが。
(6)をグラフにすると下記の通りです。時刻t=CRで、V_oはV/e ≒0.368....Vになります。

V_o

* ←初期値 V        
│*
│ *
│   *         最後は0に漸近する
│      *       ↓
└───┼──────*───*───*───*─→t
t=0  t=CR
   (初期値の1/e≒0.368...倍になったタイミング)


【(1)(2)の解き方】
(1)の両辺を時間tで微分する。V_iは一定(定数V)としたので
0 = (1/C)(dQ/dt) + (dV_o/dt)
(2)を代入して
0 = (1/CR) V_o + (dV_o/dt)
-(1/CR) V_o = (dV_o/dt)
- dt = dV_o (CR/V_o)
t = -CR ln|V_o| + A
ここにlnは自然対数、Aは定数である。
この式は新たな定数A'を用いて
V_o = A' exp (-t/CR)
と表せる。

1次応答のお話ですね。
物理の世界では「1次応答」と呼ばれる系をしばしば扱います。その系の応答の時間的尺度を表す数字が「時定数」です。物理量としては時間の次元を持ち、時間と同様に秒や分などを単位に表現できます。

直感的には「水槽から出て行く水」のアナロジーで考えると分かりやすいと思います。いま水槽があって下部に蛇口が付いているとします。蛇口をひねると水は流れ出ますが、水が流れ切ってしまうまでにどれくらい時間がかかるでしょうか。
明らかに水槽が大きいほど、そして蛇口が小さい...続きを読む

Q格子定数教えてください!

LiF、Si、GaAs、NH4Br
の格子定数を知りたいのですが、教科書にもネットにも載ってなくて困っています。。教えていただけませんか??

Aベストアンサー

LiF 岩塩構造 a=4.02Å
Si ダイヤモンド構造 a=5.42
NH4Br CsCl構造 a=4.05
以上化学大辞典(共立出版)より。

GaAs 閃亜鉛鉱構造 a=5.65
http://www.crystals.jp/GaAs.html
より。

でした。

Q真空中における金属の融点、沸点

金属の融点、沸点などは、調べると簡単に見つけることができます。
これは恐らく大気中における融点、沸点だと思います。
では、真空中においてもこの値は変化しないのでしょうか?
ふと考えてみるとスッキリする答えが見つからず、
どなたか分かる方、教えていただけると嬉しいです。

水は1気圧のとき、100℃で沸騰します。
気圧が下がれば、この沸点が徐々に低下するのは常識といえます。
気圧が究極に低い状態、つまり真空中では、水は固体から
気体に昇華するのではないかと思います。

では金属の場合はどうなのでしょう?

真空中で金属を暖めても、まず液体になり、ゆっくりと蒸発していきます。
水のように昇華はしません。

真空中では一切気体が存在しないので、液体を押さえつけるものがない、
と考えると、液体になると同時に蒸発してしまうのでは…??
この辺りが疑問です。

結局、金属の融点、沸点というのは真空中でどうなるのでしょうか?

どうぞよろしくお願いします。

Aベストアンサー

圧力の効果は体積変化に関係するので、体積があまり変化しない、固体-液体の変化(融点)は圧力の影響が小さく、これは金属以外でも同じです。沸点では体積変化が大きいので、一般に圧力の影響は大きくなります。金属がなかなか沸騰しないのは、沸点が高い(アルミでも約2500℃)のと、真空と言っても普通の装置ではあまり高真空にできないからだと思います。真空の圧力が金属の蒸気圧と等しくなったときに沸騰しますので、蒸気圧を調べると良いかもしれません。蒸気圧が1気圧になったときが一般に言う沸点になります。


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