Techniklexikon

Stossanregung

Atom- und Molekülphysik, Prozess der Anregung eines Atoms oder Moleküls (Target) durch Stoss mit einem anderen Teilchen (Projektil). Dabei wird ein Teil der Energie des Projektils dazu verwendet, das Target in einen Eigenzustand höherer Energie zu überführen. Ist der Energieübertrag grösser als die Ionisationsenergie des Targets, so wird dieses ionisiert, und man spricht von Stossionisation. Die Abbildung zeigt eine Übersicht über mögliche Prozesse.

Bei der Elektronenstossanregung ist das Projektil ein Elektron, das beim Stoss Energie an das Target-Teilchen abgibt und dieses in einen angeregten Zustand überführt.

Bei der Atomstossanregung sind beide Stosspartner Atome, das Projektil kann sich dabei im Grundzustand oder in einem angeregten Zustand befinden. In Analogie spricht man von Ionenstossanregung, wenn das Projektil ein Ion ist.

Um das Ablaufen eines solchen Prozesses zu gewährleisten, müssen die Erhaltungssätze für Energie, Impuls und Drehimpuls erfüllt sein. Ist ein bestimmter Prozess erlaubt, so ist auch seine Umkehrung erlaubt. In Umkehrung der Elektronenstossanregung kann ein angeregtes Atom seine Anregungsenergie in einem Stoss an ein Elektron abgeben, welches dadurch in einen Zustand höherer kinetischer Energie übergeht. Dieser Prozess wird auch Stoss zweiter Art genannt.

Die Wahrscheinlichkeit für das Ablaufen eines Stossanregungsprozesses ist bestimmt durch den Wirkungsquerschnitt des Prozesses für eine bestimmte Kombination von Target und Projektil. Er gibt, klassisch betrachtet, die Querschnittsfläche an, innerhalb derer das Projektil am Target vorbeifliegen muss, um die Anregung auszulösen. Neben der Absorption elektromagnetischer Strahlung ist die Stossanregung der wichtigste Anregungsprozess der Atomspektroskopie. Ein Spezialfall der Stossanregung ist die thermische Anregung, bei der die Anregung durch Stösse zwischen Atomen mit thermischer Geschwindigkeitsverteilung in einem Gas bestimmter Temperatur erfolgt. (Anregung)

Stossanregung: Übersicht möglicher Prozesse, a) Stossanregung, b) Stossionisation, c) Stoss 2.Art (P: Projektil, A: Targetatom im Grundzustand, A*: Targetatom im angeregten Zustand, I⁺: Ion). Das Projektil kann ein Elektron, Atom oder Ion sein.