Estudio de parámetros atómicos y moleculares en ... - FaMAF

Capítulo 7
Determinación de Secciones Eficaces de Ionización en
capas K para C, O, Al, Si y Ti
La sección eficaz de ionización de una capa atómica por impacto de electrones es
una medida de la probabilidad de que un electrón incidente arranque un electrón de
dicha capa. En este capítulo mostraremos los resultados obtenidos en esta tesis en
relación a la determinación experimental de secciones eficaces de ionización en
capas atómicas K para C, O, Al, Si y Ti.
7.1 Motivación
El conocimiento de los mecanismos y probabilidades de ionización en capas K por impacto de
electrones tiene importancia en estudios tanto básicos como aplicados. Las secciones eficaces de
ionización necesitan conocerse para describir la interacción de los electrones con la materia y para
comprender cuantitativamente el daño por radiación con electrones en un gran número de campos de
la física. También se necesita de valores confiables de dichas secciones para un rango amplio de
energías si se pretende realizar análisis cuantitativos sin estándares mediante microanálisis con sonda
de electrones (EPMA), espectroscopia Auger (AES) y espectroscopia de pérdida de energía de
electrones (EELS). Por ejemplo, conociendo la sección eficaz, puede determinarse la composición y
espesor en muestras estratificadas en EPMA (258) y la presencia de contaminantes en AES y EELS.
Existe una gran cantidad de tratamientos teóricos que encaran el problema de la determinación de
secciones eficaces de ionización Q K para las capas K. Algunos se basan en la mecánica clásica y otros
en la mecánica cuántica. Cada tratamiento teórico tiene algún dominio de validez en el número
atómico y en la energía incidente. El modelo clásico de Gryzinski (259), que tiene importancia
histórica, funciona razonablemente bien en gran rango de números atómicos; aunque falla para
sobrevoltajes U menores a 4. El formalismo cuántico basado en la aproximación relativista de Born de
onda plana (PWBA, por sus siglas en inglés) también ha sido implementado para la descripción de Q.
Esta aproximación está basada en la teoría convencional del frenado de partículas cargadas de alta
energía (260). La aproximación PWBA da valores confiables de secciones eficaces cuando la energía
cinética del electrón incidente es mayor que 20 veces la energía crítica de la capa a ionizar. La
aproximación empeora cuando la energía del electrón incidente decrece, principalmente porque la
teoría desprecia la distorsión de la función de onda del proyectil debida al campo electrostático del
131