Тема 21. Сенсибилизация, частотно-перестраиваемые твердотельные лазеры. Хром уровни энергетические

Тема 21. Сенсибилизация, частотно-перестраиваемые твердотельные лазеры

Увеличение эффективности накачки верхнего лазерного уровня в неодимовом лазере может быть достигнуто за счет использования явления сенсибилизации – передачи энергии возбуждения от одной частицы другой частице. Для этого ионами неодима активируются различные кристаллические матрицы-гранаты – иттрий-алюминиевый, галлий-скандий-гадолиниевый, гадолиний-скандий-алюминиевый гранаты.

Рассмотрим в качестве примера галлий-скандий-гадолиниевый гранат (химическая формула Gd3Sc2Ga3O12). В эту матрицу активируются ионы трехвалентного неодима, которые замещают ионы гадолиния, и ионы трехвалентного хрома, которые замещают ионы скандия и галлия. Тот факт, что ионные радиусы хрома, скандия и галлия близки, позволяет вводить в галлиевую матрицу большие концентрации ионов хрома.

Схемы энергетических состояний ионов хрома и неодима в такой матрице представлены на слайде (сокращенная аббревиатура такого лазера Nd:Cr:GSGG). Излучение сине-зеленой спектральной области, в которой поглощение иона неодима незначительно, поглощается ионами хрома за счет переходов из основного состояния в состояния 4Т1и4Т2. Далее электроны из состояния4Т1быстро релаксируют в состояние4Т2. После этого происходит излучательная релаксация (люминесценция) в основное состояние иона хрома4А2в широком диапазоне длин волн, перекрывающих полосы поглощения неодима на переходах с центральными длинами волн 0.73 мкм и 0.8 мкм.

Таким образом, в результате поглощения люминесцентного излучения ионов хрома (донор) ионами неодима (акцептор) происходит дополнительная накачка верхнего лазерного уровня неодимового лазера излучением не только красной области спектра, но и сине-зеленой.

Скорость передачи энергии от ионов донора к ионам акцептора определяется величиной перекрытия их спектров, а также величинами сечений индуцированных переходов.

КПД накачки в Nd:Cr:GSGG лазере приблизительно в 3 раза превышает КПД Nd:YAGлазера на длине волны излучения иона неодима.

Одним из основных недостатков галлиевых гранатов, ограничивающих возможность их использования, является неравномерное распределение тепла при оптической накачке, что приводит к возникновению наведенных тепловых линз и эффекта двулучепреломления в активной среде.

Рассмотрим твердотельные лазеры, в которых длина волны излучения может непрерывно перестраиваться в широком спектральном диапазоне, достигающем сотни нанометров. К таким лазерам относятся, прежде всего, лазер на александрите и титан-сапфировый лазер. Для объяснения принципа их работы необходимо учитывать тот факт, что энергии состояний активных ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки той матрицы, куда они внедрены, являются функциями так называемых конфигурационных координат, под которыми понимаются смещения ионов в решетке относительно положения равновесия (ионы в узлах кристаллической решетки могут колебаться, что приводит к энергетической структуре уровней, очень похожей на электронные уровни молекул).

Другими словами, влияние внутрикристаллических полей на энергетические состояния примесных ионов проявляется в том, что при колебаниях ионов в узлах кристаллической решетки энергия состояния (электронная энергия) зависит от пространственного положения иона. Минимальное значение энергии соответствует равновесному (несмещенному) положению. В такой потенциальной яме появляется колебательная структура, и переходы между различными энергетическими состояниями становятся электронно-колебательными, для которых справедлив принцип Франка-Кондона.

Частоты электронно-колебательных переходов попадают, как правило, в красную область видимого диапазона, либо в ближний ИК диапазон. Вследствие большого количества колебательных степеней свободы, и достаточно большой ширины колебательных уровней, обусловленной электрон-фононным взаимодействием, электронно-колебательные переходы дают штрокие полосы как в спектрах поглощения, так и в спектрах люминесценции.

Рассмотрим лазер на александрите. Активной средой в этом лазере является диэлектрический кристалл BeAl2O4, в котором часть ионов алюминия замещены ионами трехвалентного хрома (концентрация ионов хрома составляет порядка 0.04-0.1 %).

Привлекательность александрита заключается в его высокой температуре плавления, составляющей 1870 0С, высокой плотности и прочности. Помимо этого, теплопроводность александрита примерно в 2 раза превышает теплопроводность граната. Александрит обладает высоким оптическим качеством вплоть до концентраций ионов хрома до 0.5 по от концентрации ионов алюминия. При этом оптическая прочность александрита почти такая же, как и у рубина.

Схема энергетических состояний иона хрома в такой матрице представлена на слайде как функция конфигурационной координаты. Основное отличие от рубинового лазера заключается в том, что в лазере на александрите расстояние Eмежду уровнями энергий состояний2E и4Т2в несколько раз меньше (800 см-1по сравнению с 2300 см-1). Поэтому в лазере на александрите при воздействии тем же излучением накачки, что и в рубиновом лазере, состояние4Т2оказывается существенно заселенным (между состояниями2E и4Т2в том и другом лазерах устанавливается термодинамическое равновесие, однако в рубиновом лазере при этом практически все электроны находятся в состоянии2E). Это приводит к тому, что лазерная генерация происходит на излучательных переходах из состояния4Т2в состояние4А2. Учтем теперь, что состояния4Т2и4А2, имеющие минимумы энергии при определенных значениях конфигурационных координат, должны обладать дискретным набором колебательных уровней энергии и, кроме того, минимум энергии состояния4Т2смещен в область больших значений конфигурационной координаты.

Тогда в соответствии с принципом Франка-Кондона наиболее вероятными будут переходы с заселенных колебательных уровней состояния 4Т2на незаселенные уровни основного состояния4А2. При этом расстояние между получаемыми спектральными линиями настолько малы, что они перекрываются, давая фактически непрерывный спектр излучения в диапазоне 700-800 нм.

Длинноволновая граница спектра излучения определяется процессами, похожими на процессы синглет-синглетного и триплет-триплетного поглощения в лазерах на красителях.

Существенно, что состояние 2E является метастабильным, что позволяет накапливать в этом состоянии большую концентрацию электронов. Это, в частности, является благоприятным фактором для возможности генерации лазера на александрите в режиме модулированной добротности.

Полосы поглощения иона хрома в александрите, так же как и в рубине, попадают в синюю и зеленую области спектра. Поэтому для накачки лазера на александрите можно использовать те же самые лампы. Эффективное время жизни состояния 4Т2увеличивается вследствие наличия долгоживущего состояния2E, являющегося фактически резервуаром энергии для состояния4Т2, и может быть определено из соотношения:

, (21.1)

где EиT– времена жизни состояний2E и4Т2, равные 1.5 мс и 6.6 мкс соответственно,E= 800 см-1- расстояние между уровнями2E и4Т2.

При комнатной температуре =200 мкс. Такое время жизни означает, в частности, что лазер на александрите может работать в режиме модулированной добротности. Кроме того, определяемая этим эффективным временем жизни ширина линии генерации велика, что приводит к существенно меньшему сечению вынужденного перехода и, следовательно, к меньшему коэффициенту усиления по сравнению с неодимовым лазером на гранате (приблизительно в 60 раз). С ростом температуры сечение излучения увеличивается, поскольку при этом населенность состояния4Т2 растет быстрее, чем населенность состояния2E. По этой причине лазер на александрите часто включается при повышенных температурах, составляющих порядка 1000С.

Энергетические характеристики лазера на александрите следующие.

В режиме свободной генерации энергия одиночных импульсов при использовании в качестве источника накачки ксеноновой лампы-вспышки составляет 5-10 Дж.

В импульсно-периодическом режиме с частотой следования импульсов в несколько десятков герц мощность импульса может достигать 100 Вт.

В режиме модуляции добротности длительности импульсов составляют десятки наносекунд.

Вообще говоря, проведенное рассмотрение показывает, что энергетическая структура уровней одного и того же иона (например, иона хрома) сильно зависит от того, в какую матрицу он внедрен. В частности, в кристаллических матрицах галлиевых гранатов малый энергетический зазор между состояниями 2E и4Т2иона хрома приводит к дополнительному заселению состояния4Т2при оптической накачке. Это обусловливает увеличение коэффициента усиления в достаточно широком диапазоне длин волн.

В различных типах галлиевых гранатов, активированных ионами хрома, получена генерация в диапазоне 700-900 нм с возможностью плавного изменения длины волны излучения.

Одним из основных преимуществ рассмотренных лазеров является их работа по четырехуровневой схеме, обусловленной как быстрой колебательной релаксацией по уровням возбужденного электронного состояния, так и выполнением принципа Франка-Кондона для электронных переходов.

Еще большую ширину спектра излучения имеет титан-сапфировый лазер, излучающий в диапазоне приблизительно 650-1000 нм. В этом лазере ионы титана легируются в кристаллическую решетку Al2O3. На этом лазере получены в последнее время наиболее короткие и мощные импульсы излучения – при длительности импульса в десятки фемтосекунд мощность импульса достигает 1014-1015Вт.

Фемтосекундный титан-сапфир лазер является мощным, широко перестраиваемым источником излучения для исследований с фемтосекундным временным разрешением. Короткие лазерные импульсы возникают в режиме синхронизации мод, основанный на изменении пространственного профиля гауссова пучка в результате самофокусировки, вызванной эффектом Керра в кристалле титан-сапфир.

studfiles.net

энергетические уровни человеческого тела и сознания

энергетические уровни

Каждый человек – своего рода микромир, микросистема, микрокосмос. Но живём мы не изолированно, не отдалённо друг от друга. Миллионы невидимых нитей связывают человечество в единое целое. И вибрации Космоса, энергетические потоки, посылаемые на Землю, могут совпадать и не совпадать с нашими собственными вибрациями. От этого зависит и наше собственное самочувствие, и то, как строятся наши отношения с окружающим миром.

Понятие уровней

Что представляют собой энергетические уровни? По большому счёту, это ступени духовного развития людей, их способность управлять собственным биополем и воздействовать на биополя других. Также эти уровни позволяют нам определить, каким количеством биологической (т. е. жизненной) энергии наделён организм и каковы его возможности. Древние врачеватели были уверены, что у человека, кроме физической анатомии, есть и другая. Энергетические уровни – это та самая вторая, скрытая для несведущего взгляда, анатомия, которая не менее важна и значительна, чем первая. Она связана с такими понятиями, как чакры и каналы. Ведь по ним, через них в нас поступает и циркулирует Божественная энергия.

Чакры и уровни

Когда чакры чистые, не забитые, без блоков и иных преград, энергетические уровни открыты, и человек чувствует себя совершенно здоровым как физически, так и психически. Если же возникают в организме сбои, они означают довольно неприятный сигнал о закупорке каналов. Энергия человека перестаёт функционировать как нужно, биополе ослабляется. Он становится лёгкой добычей разного рода болезней, начиная от бесконечных ОРЗ, ангин и гриппов и заканчивая серьёзнейшими онко- или душевными недугами. Когда же энергетические уровни в порядке, биополе чёткое, упругое, по форме похоже на чёткий эллипсис. распределение по энергетическим уровням

Система уровней

В теле человека насчитывается 7 чакр. Они расположены вдоль позвоночника, и у каждой своё название и назначение. Распределение по энергетическим уровням, в зависимости от состояния и степени функционирования чакр происходит таким образом:

Уровень первый – к нему относятся люди со слабым здоровьем или больные, их чакры требуют чистки и активации. Их биополе искажено, нуждается в коррекции.
Уровень второй – большинство населения Земли. Оно относительно здорово, но вот чувствовать и понимать собственную энергетику, а уж тем более посторонних людей, не умеет.
Третий уровень – те, кого мы называем экстрасенсами. Это люди, хорошо владеющие своим биополем и умеющие считывать информацию, а также влиять на чужие.
Таблица энергетических уровней людей, относящихся к четвёртому, классифицирует как магов, колдунов, знахарей и т. д. Они умеют собственную энергию концентрировать и направлять на разные предметы.
Уровень пятый – это те, кто сознательно работает со своей биоэнергетикой, усиливает, изучает возможности. Они даже умеют управлять процессом деления клеток.
Шестая ступень – целители высокого ранга, люди-уникумы. В их компетенцию входит даже управление наследственностью, делением половых клеток.
Седьмой уровень – возможность контроля и воздействия на психику других, разного рода лечение и иные влияния.

Мастера, овладевшие всеми тонкостями энергетических знаний, просветлённые, могут перемещаться во времени и пространстве, обладают абсолютными знаниями, постоянно подключены ко Вселенскому каналу. Достичь подобного можно только при упорной работе над собой.

fb.ru

Энергетические уровни схемы для переходов

Спектры других инертных газов (неона, аргона, криптона, ксенона) имеют строение, несколько отличное от спектра атома гелия. Это объясняется тем, что во внешней электронной оболочке атомы этих элементов имеют уже восемь электронов, из них два 5-электрона и шесть р-электронов. Схема энергетических уровней атома неона приведена на рис. 3. Основным уровнем неона является уровень 152, 22/ 5о, расположенный очень глубоко значительно выше него (на 16,5—16,8 эв) расположены четыре близких уровня Р, Ро, Ри соответствующие электронной конфигурации 15 2522 35 , из которых уровни зРо и зРг являются метастабильными. Переход атома с уровней Р и Р] на нормальный уровень 5о ведет к испусканию двух резонансных линий неона, лежащих в крайней ультрафиолетовой области А, 744 и 736 А. Выше этих 2р 3з уровней расположена группа из 10 уровней, энергия которых 18,3—18,9 эв. Согласно схеме Рессель—Саундерса уровни обозначаются символами з5ь зДз, 2, зДь >2, Р, Р >, Рч-. Р и 15о (электронная конфигурация 8 25 2р=3р). В результате переходов с этих уровней на нижние возникает группа очень [c.12]

Приведенные здесь закономерности характеристических спектров объясняются на основе квантово-механических представлений как результат взаимодействия электронов, летящих от катода к аноду, с электронами оболочек атомов анода. На рис. 93 представлена грубая схема энергетических уровней атома. Как известно, самый низкий энергетический уровень, соответствующий ближайшей к ядру оболочке, обозначают как /(-уровень. Далее следуют Ь-, М-, М- и 0-уровни. Разность энергий между ближайшими уровнями резко уменьшается но мере перехода от К- к Ь-, М- и т. д. уровням. Разность энергий К- и [c.143]

На рис. 7, а. на котором изображена энергетическая зонная схема для поверхности кристалла и на котором локальный уровень (акцепторный уровень А или донорный уровень В) представляет собой хемосорбированную частицу, такие переходы от одного типа связи к другому описываются как [c.69]

Рис. 93 дает лишь грубую схему энергетических переходов в атоме. В действительности, уровни Ь, М к все последующие подразделяются на несколько энергетически близких друг к другу подуровней. Квантовая теория дает правила отбора, разрешающие лишь определенные переходы электронов между энергетическими уровнями. Так, на /(-уровень могут переходить электроны лишь с Ьц- и ш-подуровней -оболочки, лишь с Мц- и Мш-подуровней М-о-бол-очки и т. д. Поэтому Ка- и /(р-линии спектра в действительности являются двойными — дублетами (впрочем, одна из двух /Ср-линий настолько слаба по интенсивности, что в рентгеноструктурном анализе с ней можно вовсе не считаться). [c.144]

Из схем I и II вытекает, что 5-электрон вследствие затраты определенного количества энергии с низшего энергетического уровня перешел на более высокий энергетический уровень (р-уровень). Затраченная энергия компенсируется энергией образования двух новых связей (переход нз двухвалентного состояния в четырехвалентное). [c.18]

Согласно этой схеме молекула, взаимодействуя с фотоном монохроматического излучения сначала возбуждается до какого-то неустойчивого, так называемого виртуального, состояния. Затем она может отдавать этот фотон, не обмениваясь с ним энергией, т. е. возвращаясь в исходное состояние,— это релеев-ское рассеяние света. Возможно, однако, заимствование молекулой части энергии фотона, т. е. отдается фотон меньщей энергии, а молекула переходит на более высокий по сравнению с исходным энергетический уровень Е, — это стоксово КР. Если молекула уже находилась в возбужденном состоянии Е, то пр взаимодействии с фотоном она может отдавать часть своей энергии рассеивая фотон большей энергии и переходя на более низкий энергетический уровень Е",— это антистоксово КР. В связи с меньшей заселенностью более высоких уровней в соответствии с тепловым распределением молекул антистоксовых переходов в единицу времени происходит меньше, чем стоксовых, так что интенсив- [c.176]

НИИ, Т. е. имеет один неспаренный -электрон, то энергетический уровень свободного иона расщепляется на два подуровня по схеме, приведенной на рис. 1, и спектр исследуемого соединения имеет одну полосу поглощения с энергией перехода А. Известно 112], что V (IV) с тяжелыми органическими лигандами дает в видимой части спектра одну полосу поглощения при длине волны [c.117]

На рис, 88 даны энергетические уровни, на которых может находиться молекула хлорофилла. Кроме основного уровня, который является невозбужденным синглетным уровнем 5о, имеются еще 2 синглетных и 2 триплетных возбужденных уровня. Низший триплетный уровень носит название метастабильного, поскольку период нахождения молекулы на этом уровне в 10 раз больше, чем иа других возбужденных уровнях. Энергия, собранная в такой возбужденной молекуле, может быть передана в течение малой доли секунды вне системы и дать явление флуоресценции и может быть передана внутрь частицы путем нерадиационного перехода на низший энергетический уровень. На схеме видно, что после поглощения светового кванта красного цвета молекула хлорофилла находится на уровне возбужденного сингле-та 5], с энергией 41 ккал/моль. После нерадиационного перехода [c.324]

В уравнении (1.37) значение j" не может быть равным нулю, поскольку переход осуществляется на уровень / =0. Схема энергетических уровней, переходов между ними и колебательно-вращательный спектр поглощения представлены на рис. 7. [c.14]

Когда имеется индифферентный электрод, не растворяющийся в данной среде, это значит, что он не отдает ни растворителю, ни растворенным в нем веществам своих электронов, почему и не переходит в состояние свободных ионов. Следовательно, энергетический уровень электронов в этом электроде более низкий, чем в молекулах и ионах раствора. Поэтому возможен противоположный процесс при соударении ионов и молекул из окружающего раствора с электродом некоторые из них отдают ему свои электроны, благодаря этому электрод нагружается электронами до уровня, характерного для растворенного вещества. Индифферентный электрод представляет тот уровень электронов, который характерен для ионов или молекул окружающего его раствора. На рис. 10 изображена схема энергетических уровней электронов в электродах для случая, когда оба электрода 1 и 2) платиновые. При замыкании цепи электроны будут протекать от электрода [c.170]

На рис. 26 стрелками, соответствующими электронным переходам с одного уровня на другой, показано возникновение линий важнейших серий гелия. Тот факт, что термы парагелия не комбинируются с термами ортогелия, согласно этой схеме, объясняется тем, что никогда электрон сам по себе не переходит с энергетического уровня парагелия на энергетический уровень ортогелия, и наоборот. Схема поясняет также, в чем смысл ограничений комбинационного принципа, упомянутых на стр. 120. Как видно, электронные переходы происходят только в тех случаях, когда побочное квантовое число к изменяется лишь на единицу или вообще не изменяется. Здесь не будут подробно описаны другие ограничения комбинационного принципа правилами отбора . На примере гелия видно. [c.124]

Как известно, электроны в отдельном атоме распределены по группам состояний, определяемых четырьмя квантовыми числами. Переход от отдельных атомов или молекул к твердому телу лучше всего можно представить как постепенное их сближение. При таком сближении большого числа п одинаковых атомов, образующих твердое или жидкое тело, взаимодействие их электрических полей вызывает расщепление каждого из квантовых состояний отдельного атома на п различных состояний. Вместо системы дискретных уровней энергии, которыми характеризуется отдельный атом, при переходе к твердому телу возникает система полос. Каждая из этих полос представляет собой энергетический уровень атома, расщепленный на п очень близких друг другу уровней. Так как расстояние между соседними уровнями— 10 эв, то их совокупность можно рассматривать как сплошную полосу шириной —1 эв, в пределах которой и может находиться значение энергии электрона. Такая полоса энергетических состояний называется зоной. Такие зоны создаются не только за счет расщепления основного состояния атома возбужденные состояния и состояния полной ионизации в атоме также дают полосы возможных энергетических уровней в твердом теле. Энергетическая схема электронных уровней твердого тела отражает степень закрепления электронов тех или иных атомов и вместе с тем степень их обобществления. [c.256]

Из рассмотренной схемы взаимодействия между металлом и электролитом (см. рис. 8), вытекает, что причиной возникновения электродных потенциалов является перенос ионов из металла в раствор и обратно. Электродные потенциалы являются энергетической характеристикой двойных слоев, представляя собой меру энергии, нужную для перехода ионов в раствор или в обратном направлении. Когда двойной электрический слой достигает разности потенциалов, при которой энергетический уровень ионов в металле и растворе сравняется, процесс перехода ионов прекращается (устанавливается равновесие). [c.19]

Получение генерации в лазере на СОг с оптической накачкой в обычных диапазонах около 9,6 и 10,6 мкм (т. е. там, где эффективна генерация и в электроразрядных СОг-лазерах) и при обычных давлениях газа, когда невозможна непрерывная перестройка частоты генерации, конечно, не представляет большого практического интереса. Попытки получить генерацию излучения в других диапазонах спектра привели к разработке нового метода двойной оптической накачки [82], в котором излучение одного лазера накачки возбуждает какое-либо фундаментальное колебание молекулы, а излучение другого стимулирует радиационный переход молекулы с возбуждаемого первым лазером уровня на верхний рабочий уровень нужного лазерного перехода. В описанной выше схеме с накачкой уровня 00° 1 молекул СОг излучением в полосе 10 0—ОГО, а стимуляция перехода 00°1—02°0 (СОг-лазера с длиной волны 10,6 мкм может обеспечить необходимые условия для генерации излучения в диапазоне 14 мкм на переходах в полосе 10°0—ОГО, а стимуляция перехода 00°1—02°0 (СОг-ла-зер, 9,6 мкм) —генерацию вблизи 16 мкм в полосе 02°0—ОГО (см. рис. 5.5). Расчеты [83] показывают, что в последнем случае энергетический к. п. д. т)э 16 мкм-лазера может достигать 6,5% относительно поглощенной энергии излучения НВг-лазера. [c.183]

На рисунке представлена схема энергетических уровней ряда рассчитанных полисульфидов. Наиболее длинноволновая полоса поглощения обусловлена, переходом электрона с последнего заполненного молекулярного уровня на возбужденный уровень бензольного кольца. Увеличение числа атомов серы в цепочке приводит к повышению последнего заполненного уровня и, следовательно,,к смещению полосы поглощения в более длинноволновую область спектра. Число возможных электронных переходов с энергией 1 2 Р растет с числом п, что должно приводить к наложению полос поглощения. Поэтому в области 200- 400 ммк отмечается почти сплошной спектр поглощения полисульфидов с очень слабо выраженными максимумами. По-видимому, этим можно объяснить и небольшие увеличения в интенсивностях с ростом длины цепочки. Здесь, правда, возможно влияние частичного изменения и в структуре полисульфидов с увеличением п. [c.248]

А. Схема процессов поглощения и испускания молекулой хлорофилла. Прерывистые стрелки указывают, что фотон вызывает переход электрона на другой уровень или что фотон сам является результатом такого перехода. Сплошные стрелки изображают тепловые потери. Показаны два синглетных и один триплетный энергетические уровни. В. Схема распределения энергии относительно уровня Vo в полосе поглощения и флуоресценции большой молекулы. В. Та ше самая схема, что я А, с той разницей, что здесь пигмент, как предполагается, функционирует в комплексе переноса заряда. Молекула Р в первом возбужденном синглетном состоянии вызывает возбуждение комплекса, после чего происходит разделение зарядов электрон переходит к молекуле [c.555]

Так же как и оптические, рентгеновские спектры можно объяснить исходя из представления об энергетически.х уровнях. За нулевой рентгеновский уровень принят уровень, соответствующий энергии атома, из которого удален электрон из внешнего слоя. Все остальные уровни соответствуют энергии атома, из которого выбит тот или иной внутренний электрон. Наибольшей энергии соответствует уровень атома, из которого удален электрон из первого слоя. Его называют /С-уровнем. Следующий за ним L-уровень — из атома удален электрон со второго слоя и т. д. Упрошенная схема рентгеновских уровней показана на рис. 206. Линии в рентгеновском спектре четко разделены по сериям, /(-серию, например, составляют линии, соответствующие переходу на /(-уровень. [c.366]

При определенных условиях фотон может временно передать свою энергию какой-либо молекуле независимо от ее энергетического состояния (как это допускается процессом IX на рис. 6-1) и повысить ее энергию до некоторого фактического уровня Я. Однако в общем случае этот уровень не отвечает устойчивому состоянию, и молекула должна немедленно перейти в свое основное состояние. При возвращении она может остаться в возбужденном колебательном состоянии (переход в на схеме), при этом энергия испускаемого фотона будет меньше энергии, необходимой для возбуждения на определенный колебательный подуровень. С другой стороны (переход возбужденном колебательном состоянии, и тогда испускаемый фотон будет иметь несколько большую энергию. Если же молекула возвращается на тот же уровень энергии, с которого произошел переход (переход г), энергия (или длина волны) не изменяется. [c.167]

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР ). Явление ЭПР открыто Е. К- За-войским в 1944 г. Сущность ЭПР заключается в следующем. Если свободные радикалы,, характеризующиеся наличием неспаренных (магнитно некомпенсированных) электронов, находятся в магнитном поле, то вследствие взаимодействия их магнитных моментов с этим полем они ориентируются определенным образом и в них появляются новые энергетические уровни. Вследствие этого, если направить на молекулы, содержащие неспаренные электроны, электромагнитную волну — радиоволну, то при определенном соотношении напряженности магнитного поля и частоты дополнительного электромагнитного излучения (частоты радиволны) произойдет переход электронов с нижнего на верхний энергетический уровень. Такой переход сопровождается резонансным поглощением энергии появляется сигнал ЭПР, называемый также спектром ЭПР или кривой ЭПР, который соответствующим образом регистрируется в виде одного или нескольких пиков. Принципиальная схема радиоспектрометра ЭПР изображена на рис. 72. [c.431]

Эти методы определяются способностью электронов валентной оболочки молекул поглощать кванты света, соответствующие ультрафиолетовой и видимой части электромагнитного спектра и переходить при этом в возбужденное состояние. Один из электронов, занимающий определенный энергетический уровень (молекулярную орбиталь) молекулы переходит на уровень более высокий. При этом молекула из основного (низшего) энергетического состояния о переходит в одно из возможных возбужденных энергетических состояний ( 1, 2 и т. д.). На рис. 4.3 приведена упрощенная схема возбуждения (а) и дезактиващш возбужденной молекулы (б), в которой не учтены колебательные и вращательные энергетические состояния молекулы. Поглотив квант света, молекула получает порщоо энергии (АЕ, = Ау, АЕ2 = ЛУг и т. д.). Ее валентная оболочка оказьшается поляризованной и неустойчивой, поэтому время жизни возбужденной молекулы невелико и составляет с или меньше. [c.106]

Ранее было отмечено, что другое состояние, а именно 2 -со-стояние, возникает из конфигурации (Iss) (2/ з) оно, однако, диссоциирует не на два нормальных атома водорода, а на один нормальный и один возбужденный атом, обладающий 2s- или 2/>-электроном. Действительно, согласно схеме соотношения энергетических уровней (рис. 35), ни конфигурация ls2s, ни ls2/> не могут приводить к (Iso) (2ра). Вероятно, что 2s- (или 2р-) электрон превращается в Зрт (или38а),но так как более низкая энергетическая орбита (2рз) является незанятой, то электрон переходит на этот уровень, что он может сделать, не изменяя ни характера симметрии, ни значений А и 5 молекулы. Так как 2/ а-уровень не является более высоким, а возможно даже, что он является более низким, чем 2s- или 2/)-уровень отдельных атомов, то эта орбита не будет теперь ослабляющей. В результате S -состояние молекулы водорода является устойчивым по отношению к одному нормальному и одному возбужденному ( iS или Р) атому водорода (рис. 37), хотя 2ц-состояние с той же самой электронной конфигурацией неустойчиво по отношению к двум нормальным атомам. Сравнительно частым явлением у обычных молекулярных электронных конфигураций является то, что данная конфигурация представляет систему, неустойчивую по отношению к двум нормальным атомам, в то время как та же самая конфигурация может быть устойчивой по отношению к одному или более возбужденным атомам. Ранее было указано, что состояние с высшей мультиплетностью для данной электронной конфигурации является состоянием с низшей потенциальной энергией в его равновесном состоянии диаграмма потенциальной энергии на рис. 37 показывает справедливость этого для рассмотренного случая. [c.342]

На рис. 2,а, на котором изображена энергетическая зонная схема для поверхности кристалла и на котором локальный уровень (акцепторный уровень А или донор-ный уровень О) представляет собой хемосорбированную частицу, такие переходы от одного типа связи к другому описываются как переходы электрона, в результате которых локальный уровень (уровень А или уровень О) заполняются электроном или освобождается от него [3, 4, 5, 7]. Температруа является регулятором таких переходов. [c.24]

На рис. 26 стрелками, соответствующими электронным переходам с одного уровня на другой, показано возникновение линий важнейших серий гелия. Тот факт, что термы парагелия не комбинируются с термами ортогелия, согласно этой схеме, объясняется тем, что никогда электрон сам по себе не переходит с энергетического уровня парагелия на энергетический уровень ортогелия, и наоборот. Схема поясняет также, в чем смысл ограничений комбинацйонного принципа, упомянутых на стр. 134. Как видно, электронные переходы происходят только в тех случаях, когда побочное квантовое число к изменяется лишь на единицу или вообще не изменяется. Здесь не будут подробно описаны другие ограничения комбинационного принципа правилами отбора . На примере гелия видно, как, не зная модели атома, сопоставлением результатов спектральных исследований с результатами измерений методом электронного удара можно найти, даже в сложных случаях, совершенно точное положение энергетических уровней атома. [c.139]

Как показывает эта схема, с ростом числа атомов возрастает число разрешенных энергетических состояний, а расстояния между соседними энергетическими уровнями уменьшаются. При небольшом числе взаимодействующих атомов для перевода электрона с какого-либо энергетического уровня на ближайший более высокий уровень необходима затрата сравнительно большой энергии. Но при большом числе атомов N. (в макроскопическом кристалле N имеет порядок числа Авогадро) соседние уровни настолько мало различаются, что образуется практически непрерывная энергетическая зона, и переход электрона на ближайший более высокий уровень может осуществиться при затрате ничтожно малой энергии. Если такой ближайший уровень не занят электронами, то находящийся на предшествующем уровне электрон ведет себя как свободный вследствие делокализованности орбиталей он может перемещаться по кристаллу при сколь угодно малых энергетических воздействиях. [c.515]

Фотовозбуждение переводит один электрон устойчивой молекулы на более высокий энергетический уровень. В этом состоянии спин электрона может быть антипараллельным спину его партнера, тогда состояние системы по-прежнему останется синглетным. Но возможны и такие переходы, когда спин электрона, перешедшего на более высокий энергетический уровень, становится параллельным партнеру, тогда результируюш,ий спин будет равен 1, а мультиплетность равна трем. Состояние системы будет триплетным и обозначается символом Т. Схема физических процессов, вызванных возбуждением и дезактивацией молекулы, показана на рис. 75. Как видно из схемы, электронно-возбужденная молекула может разными путями (излучательными и безызлучательными) возвращаться в основное состояние. Безызлучательные переходы каскадного типа могут происходить как в синглетном состоянии, так и в триплетном. Молекула постепенно переходит из одного колебательного состояния в другое до более низкого электронного уровня. Энергия, выделяющаяся при этом, передается безызлучательным процессом другим молекулам среды. Безызлучательные переходы между состояниями одинаковой мультиплетности называются внутренней конверсией. [c.317]

На рис. 4 приводится предложенная Яблонским [587] схема, разъясняющая возиикновеняе этих свечений Л—нормальный энергетический уровень невозбуждённо11 молекулы Ь —уровеиь возбуждённой молекулы, переход с которого вни , на уровень А, разрешён Л/- метастабильный уровень, переход с которого на уровень А запрещён. 1 ис.. 4, а, б и в разъясняют возникновение различных видов свечения. [c.32]

Другое качественное рассмотрение основывается на результатах, полученных для симметрии О . Группа 04 является подгруппой Oh, следовательно, в результате удаления лигандов, расположенных на оси г, энергетические уровни комплекса симметрии Ол должны плавно переходить в энергетические уровни комплекса симметрии 04л. Уровень eg в группе Он коррелирует с уровнями a g и big группы 04 . Исходя из сообраясений, приведенных выше, уровень aig должен лежать ниже уровня big. Уровень f2g группы Ол коррелирует с уровнями b2g и eg группы 04Л. Опять-таки на основании приведенных выше соображений уровень eg должен быть нижним из этих двух уровней. Такое рассмотрение позволяет предсказать, что eg должен быть низшим энергетическим уровнем, а big — высшим. Относительное расположение уровней asg и b2g зависит от величины расщепления между уровнями eg и Ug в группе Ол. У большинства комплексов с плоскоквадратной структурой уровень aig лежит ниже Уровня big. На рис. 15.3 показана качественная схема энергетических уровней для d-орбиталей в комплексах симметрии Он, Td и U4ft. [c.319]

Обратимся к схеме энергетических уровней молекулы, представленной на рис. 14.4.74. Основное состояние молекулы с четным числом электронов является синглетным и обозначается 5о. В этом состоянии энергия молекулы мрпшмальна, все электроны спарены, а их спины антипараллельны. Поглощение фотона с энергией 1 сопровождается возбуждением молекулы и переходом электрона за время 10с на более высокий синглет-ный уровень без изменения спина. Возбужденная молекула обладает некоторым избытком колебательной [c.502]

Хотя уровень 2ря лежит немного ниже уровня 2рОд и на первом из них имеются четыре вакансии, один электрон все же переходит на орбитал 2р%, что оказывается выгодным в связи с увеличением мультиплетности. Ионизация делает молекулу Сг менее устойчивой. На рис. 33 и 34 даны энергетические схемы молекулы Сг. [c.65]

Часто для упрощения электронные схемы атомов изображают не графически, а записывают следующим образом возле химического символа элемента, внизу слева, пищут заряд ядра его атома, а в скобках последовательно число электронов на энергетических уровнях, отделяя цифры друг от друга запятой. Например, распределение электронов по уровням у атома неона записывается так loNe (2, 8). Из ранее приведенных схем видно, что у элементов второго периода, кроме /С-уровня, имеется -уровень, на котором при переходе от лития к неону количество электронов возрастает до 8. Элемент Ne завершает второй период системы элементов Д. И. Менделеева. [c.43]

В качестве следующего примера на рис. 5 изображена схема уровней атомов лития. Она характеризуется четырьмя системами уравнений, изображённых, для ясности, сдвинутыми в сторону друг от друга и обозначенных буквами 5, Я, О, Г. Переходы атома из одного энергетического состояния в другое, как на рис. 4, изображены штрихами. При этом возможны, и действительно реализуются, не все переходы, а лишь переходы между соседними колонками. Переходы на нижний. -уровень с различных / .уровней дают так называемую главную серию (рис. 3), переходы на нижний Р-уровень с 5-уровней и О-уровней — соответственно, резкую и диффузную серии и т. д. ). Подобная система уровней характерна для всех щёлочных металлов. [c.20]

На рис. 55 показана схема энергетических уровней, поясняющая принцип работы рубинового лазера. Уровни Е , Е, Ег соответствуют энергетическим состояниям ионов хрома. До импульса ксеноно-вой лампы ионы хрома находятся на основном уровне Ео. В момент импульса ионы хрома, поглощая сине-зеленое излучение лампы (Я = 560 нм), переходят в возбужденное состояние на уровень 2. Время жизни иона на уровне 2 очень мало, порядка 10 -—10 с. Часть возбужденных ионов вновь возвращается на основной уровень Е(у, а часть, отдавая избыточную энергию кристаллической решетке, переходит на уровень Е не излучая при этом фотона (безызлучательный переход). [c.104]

chem21.info

Локальные энергетические уровни - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Локальные энергетические уровни

Cтраница 2

Таким образом, в запрещенной зоне энергетической диаграммы полу - проводника может существовать много различных локальных энергетических уровней, связанных с наличием разных примесей. Часть из них может быть уровнями ловушек захвата, часть - уровнями рекомбина-ционных ловушек. Чтобы установить количественный критерий отличия этих энергетических уровней, введены понятия демаркационных. [17]

Велика и расстояние между дефектами сравнимо с междуатомным, становится возможным переход электронов между соседними дефектами и локальные энергетические уровни расширяются в энергетические зоны. Образовавшиеся энергетические зоны могут в отдельных случаях перекрываться с одной из разрешенных энергетических зон кристалла. [18]

Примесные атомы, введенные в основную кристаллическую решетку полупроводника, в большинстве случаев образуют в запрещенной зоне дополнительные локальные энергетические уровни. Так как концентрация примесных атомов, как правило, мала, то последние находятся на значительных расстояниях друг от друга, практически не взаимодействуют между собой и их энергетические уровни не расщепляются. [19]

Исследование [191] показало сосредоточение диффузионно внедрившейся меди вдоль дислокаций деформированных кристаллов кремния; это объясняется образованием вдоль дислокаций локальных энергетических уровней, которые значительно выше, чем энергетические уровни кристалла с правильной решеткой, в связи с чем для диффузии необходима меньшая энергия активации. [20]

Примеси других групп Периодической системы в германии и кремнии могут образовывать в запрещенной зоне не один, а несколько локальных энергетических уровней. Это значит, что медь как акцептор может присоединять к себе три электрона. Аналогично ведут себя элементы первой группы - серебро и золого. Атомы теллура ( шестая группа) образуют два донорных уровня. [22]

В примесных полупроводниках ( и диэлектриках), как мы видели ( см. рис. 101), в запрещенной зоне возникают локальные энергетические уровни ( донорные, акцепторные и уровни прилипания, обусловленные дефектами структуры), в связи с чем вероятность рекомбинации ( через локальные уровни) возрастает. [23]

Во многих случаях рекомбинация осуществляется путем захвата свободных носителей заряда дефектами решетки ( называемыми еще центрами захвата, или ловушками), дающими локальные энергетические уровни в запрещенной зоне. Обозначим эффективные сечения захвата электрона и дырки соответственно через 5 и 5Р и введем коэффициенты захвата электрона и дырки, а и ар, полагая по определению an vTSn, o P - vTSp, где vT ( 3kT / m0) t / z - тепловая скорость свободного электрона. [24]

В качестве люминофоров используются разнообразные материалы; окиси и сульфиды цинка, кремния, кадмия, магния и др. Эти вещества легируются серебром, марганцем, хромом или другими элементами, образующими в запрещенной зоне основного вещества локальные энергетические уровни - центры рекомбинации. Поглощая энергию электронов, проникающих в тело люминофора, электроны вещества с примесных уровней и из валентной зоны переходят в зону проводимости. В этом состоянии с повышенной энергией свободные электроны находятся короткое время. [25]

Аналогичный результат получается и в случае акцепторных примесей, типичным примером которых являются атомы элементов III группы в германии и кремнии. Они образуют локальные энергетические уровни, расположенные в запрещенной зоне над потолком валентной зоны. [26]

Эти дефекты могут вести себя как доноры и акцепторы и, следовательно, влиять на распределение носителей заряда в приповерхностном слое. Очевидно, эти локальные энергетические уровни на поверхности и связанный с ними поверхностный заряд изгибают энергетические зоны вблизи поверхности. [27]

Несколько работ [26; 27] посвящено рассмотрению движения электрона в периодическом поле решетки, искаженном атомом примеси. При наличии возмущающего потенциала появляются локальные энергетические уровни. Если они попадают в зону проводимости металла, то электрон атома примеси ( например, водорода) коллективизируется. Напротив, если локальный уровень оказывается между зонами, то электроны принадлежат атомам примеси. [28]

Реальная поверхность полупроводникового кристалла имеет микроскопические и макроскопические дефекты структуры. Наличие этих дефектов приводит к образованию локальных энергетических уровней на поверхности. [29]

Спектр люминесцентного излучения определяется характером преобладающих излучательных переходов. Наиболее вероятны излучатель-ные переходы с участием локальных энергетических уровней примесей или дефектов решетки. Такие переходы могут происходить, например, в результате рекомбинации электрона, захваченного на примесный уровень вблизи дна зоны проводимости, с дыркой в валентной зоне, или в результате рекомбинации дырки, находящейся на локальном уровне вблизи потолка валентной зоны, с электроном из зоны проводимости. [30]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru