Examentrainers

Gaten In de K-schil

Als uit een binnenschil van een atoom, bijvoorbeeld de K-schil, een elektron wordt verwijderd, ontstaat een gat.
Een gat in de K-schil kan bij sommige instabiele isotopen spontaan ontstaan. Een K-elektron wordt dan door de kern opgenomen. Dit proces wordt K-vangst genoemd.
De argonisotoop ³⁷Ar vervalt door K-vangst.

Een andere wijze waarop ³⁷Ar zou kunnen vervallen, is door middel van het uitzenden van β⁺-straling:


Gaten in de K-schil kunnen ook ontstaan als elektronen met voldoende energie met een atoom botsen. De botsende elektronen verliezen dan een deel van hun kinetische energie. Behalve de grootte kan daarbij ook de richting van hun snelheid veranderen.
In de opstelling van figuur treden elektronen met een bepaalde kinetische energie een met neongas gevulde ruimte binnen. Daarbuiten wordt de opstelling zo goed mogelijk vacuüm gehouden. Alle elektronen die door een botsing met een neonatoom in een bepaalde richting zijn afgebogen treden een analysator binnen. Met deze analysator kan de energie van de elektronen worden bepaald.

In de analysator heerst een elektrisch veld, veroorzaakt door een potentiaalverschil V_AB tussen twee cilindervormige metalen plaatjes. De afstand van een punt in de cilinder tot M wordt r genoemd. De kleinste cilinder heeft een straal r_A, de grootste een straal r_B In de figuur op de bijlage zijn de plaatjes A en B van de analysator getekend.

Aangetoond kan worden dat de veldsterkte E(r) tussen de plaatjes wordt gegeven door de formule:

In de beschouwde analysator doorlopen de elektronen die worden gedetecteerd een halve cirkel met straal r_e midden tussen beide plaatjes.
Voor de stralen van de cilindervormige plaatjes geldt: r_A = 2,2 cm en r_B = 3,0 cm. Om een gat in de K-schil van een neonatoom te maken is tenminste een energie van 870 eV nodig. De oorspronkelijke energie van de elektronen die de ruimte met neongas binnentreden bedraagt 5000 eV.

Het gat in de K-schil kan worden opgevuld door een elektron uit een andere schil. Daarb ij wordt soms röntgenstraling uitgezonden. In het energieniveau-schema van figuur is zo'n proces aangegeven. Deze figuur is niet op schaal.

De constante van Planck (h) bedraagt 6,63·10^-34 Js.
Vaak wordt na het in figuur 14 aangegeven proces geen röntgenstraling uitgezonden, maar treedt een zogenaamd Augerproces op. Dan wordt de energie die vrijkomt bij het opvullen van het gat in de K-schil geabsorbeerd door een ander elektron in het ion. Dit elektron wordt daardoor uit het ion gestoten: het neonion wordt dus nogmaals geïoniseerd.
Bij een bepaald Augerproces wordt het minst gebonden elektron uitgestoten. De ionisatie-energie van Ne⁺ bedraagt 41 eV.