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

Capítulo 2: Consideraciones Generales _________________________________________________________
incidente. Existen otras posibles fuentes de excitación tales como protones o iones, los cuales dan
lugar a la técnica PIXE (particle induced X-ray emission).
Para poder arrancar un electrón de alguna capa electrónica es necesario que la energía de la
partícula incidente sea mayor que la energía de ligadura de dicha capa. Los nombres de las capas
atómicas en la notación de Barkla, de más interna a más externa son: K, L, M, N, O, P, etc. Los
electrones en cada capa se clasifican de acuerdo al momento angular y dirección de espín (39). La
capa K está formada por un único nivel atómico (1s 1/2 ) mientras que la L consta de tres subcapas: L 1 ,
L 2 y L 3 , la M de cinco, la N de siete, la O de nueve, etc. Cada una de estas subcapas se designa de
acuerdo al orden energético del orbital atómico correspondiente, por ejemplo en la capa L, la subcapa
L 1 corresponde al orbital atómico 2s 1/2 , la L 2 al 2p 1/2 y la L 3 al 2p 3/2 .
Cuando se crea una vacancia en las capas atómicas internas, el átomo queda en un estado muy
inestable. El tiempo de vida medio τ de un hueco interno es del orden de 10 -15 s (23). Este tiempo está
relacionado con la incertidumbre en energía Γ del hueco a través del principio de incerteza de
Heisenberg: Γτ ≈ h ≈10 -16 eVs. De este modo, un tiempo de vida medio de 10 -15 s implica un
ensanchamiento mínimo de 0,1 eV.
Hay dos vías principales de decaimiento: mediante la emisión de un fotón característico
(fluorescencia) o mediante la emisión de un electrón (efecto Auger o transiciones Coster Kronig). En
el proceso de decaimiento tipo Auger, denotado por A l B n C m , un electrón de una capa externa B n llena
la vacancia en la capa interna A l y la energía involucrada en la transición es usada para arrancar un
tercer electrón de la capa C m , el cual se lleva el remanente de energía como energía cinética. Los
elementos más livianos son más susceptibles a estos tipos de decaimiento. Las transiciones Coster
Kronig (CK) son transiciones tipo Auger donde las vacancias son transferidas dentro de la misma capa
atómica. La notación es similar a la de las transiciones Auger; por ejemplo, una transición CK L 1 L 2 M 3
implica que la vacancia inicial en la subcapa L 1 fue transferida a la subcapa L 2 con la emisión de un
electrón de la subcapa M 3 (40).
Si se produce una vacancia en una de las capas atómicas internas del átomo y el decaimiento
electrónico subsiguiente está acompañado por la emisión de un fotón característico, la energía de este
fotón es igual a la diferencia de energía del átomo entre el estado inicial y el final. Por este motivo, la
energía de tales fotones es característica del decaimiento particular y del elemento en el cual se
produjo ese decaimiento.
Las líneas características correspondientes a la emisión de un fotón luego de una transición
electrónica entre dos niveles atómicos (conocidas como líneas de diagrama) suelen dividirse en
grupos, de acuerdo con la capa hacia la cual decae el electrón: el grupo de las líneas K, el grupo de las
líneas L, el grupo de líneas M, etc. Cada grupo está compuesto de varias líneas que dependen de la
subcapa de la cual decae el electrón. Hay dos notaciones establecidas para designar a las líneas
características. La primera, históricamente utilizada en espectroscopía, es la notación de Siegbahn, en
la cual mediante una letra mayúscula se indica la capa donde se creó la vacancia, con letras griegas se
indica la intensidad del pico (generalmente en orden descendente, comenzando por α) y con números
naturales en subíndice se muestra el desoblamiento. Así por ejemplo, la línea Lβ 1 corresponde a una
transición desde la subcapa M 4 hacia la subcapa L 2 . La segunda notación (más intuitiva que la anterior)
es la de IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), en la cual se menciona primero
la subcapa hacia la cual decae el electrón y luego la subcapa desde la que proviene el electrón; de esta
manera, en el ejemplo anterior, la línea se denotaría por L 2 -M 4 . Ambas notaciones se utilizarán
indistintamente en este trabajo de tesis. En la figura 2.1 se muestran esquemáticamente las transiciones
de diagrama principales que involucran transiciones hacia el grupo K y L, junto con los dos tipos de
notaciones asociadas.
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