Erniedrigung der Ionisierungsenergie in einem Plasma

Die Ionisierungsenergie eines Atoms ist eine wohldefinierte Größe. Sie ist diejenige Energie, die aufgewandt werden muß, um ein isoliertes Atom aus dem Grundzustand in ein ruhendes Elektron und ein Ion im Grundzustand zu über­ führen. Befindet sich das Atom in einem äußeren elektrischen Feld, so wird für die gleiche Umwandlung eine geringere Energie benötigt. Dieses Phänomen läßt sich als Erniedrigung der Ionisierungsenergie interpretieren. Zu seiner anschaulichen Erklärung betrachten wir den einfachsten Fall eines zeitlich kon­ stanten und räumlich homogenen elektrischen Feldes. Die Potentialverteilungen in der Umgebung des Atomkernes ohne und mit Überlagerung dieses Feldes sind in den Abb. 1 a und 1 b schematisch dargestellt. Offenbar genügt unter der Einwirkung des elektrischen Feldes eine Energie geringer als die Ionisierungsenergie zur _. U ~ 0 durch Tunneleffekt sei hier unberücksich1 a) ground stare ------------ -----u=o ground state Abb. 1 Schematische Darstellung der Potential verteilung in der Umgebung eines Atomkerns mit, (1 b), und ohne, (1 a), überlagerung eines konstanten, homo­ genen elektrischen Feldes Bei Anwesenheit des Feldes wird die Ionisierungsenergie wegen der Erniedri­ gung des Potential walles auf der linken Seite verringert 9 In einem Plasma ist ein Atom der Einwirkung des elektrischen Mikrofeldes ausgesetzt. Wir erwarten deshalb auch im Plasma eine Erniedrigung der Ioni­ sierungsenergie. Die Situation ist jedoch hier wegen der räumlichen Struktur und des nichtstationären Charakters des Mikrofeldes kompliziert.