¿Por qué los electrones que impactan tienen una baja probabilidad de causar ionización?

Question

En una sección sobre eficacia de ionización y sección transversal de ionización mi libro de texto de espectrometría de masas, Espectrometría de masas de Jürgen Gross [1, pp. 38-39], dice lo siguiente:

La energía de ionización representa la energía mínima absoluta necesaria para la ionización del neutro en cuestión. Esto significa, a su vez, que para que se produzca la ionización, los electrones que impactan deben transportar al menos esta cantidad de energía. Si esta energía se transfiriera cuantitativamente durante la colisión, se produciría la ionización. Obviamente, un suceso de este tipo tiene una probabilidad bastante baja y, por lo tanto, la eficacia de ionización es cercano a cero con electrones que transportan sólo el IE del neutro pertinente. Sin embargo, un ligero aumento de la energía de los electrones provoca un aumento constante de la eficacia de ionización.

¿Por qué es un acontecimiento de "probabilidad bastante baja"? Me parece que si los electrones que impactan llevan al menos la energía de ionización necesaria, como sugiere el autor, entonces ¿no debería producirse la ionización (ser una certeza o, al menos, un suceso de alta probabilidad)?

Agradecería mucho que la gente se tomara la molestia de aclararlo.

Referencias

1. Gross, J. H. Espectrometría de masas: A Textbook, 3ª ed.; Springer International Publishing: Cham, Suiza, 2017 . ISBN 978-3-319-54397-0.

Answer 1

La ionización tiene una baja probabilidad de producirse si la energía del electrón entrante es exactamente igual a la energía de ionización. Utilizando una analogía clásica, si se produjera la ionización, el electrón entrante se quedaría sin energía, es decir, inmóvil. El electrón entrante, ahora estacionario, no se dispersaría, sino que permanecería atrapado por la atracción nuclear, de modo que no se habría producido ninguna ionización neta. También implicaría (clásicamente) una colisión colineal con el electrón saliente, un suceso aparentemente improbable. Por otro lado, si el electrón entrante tiene un excedente de energía significativo, de tal forma que tiene energía suficiente para escapar de la atracción nuclear (dispersarse), entonces es más probable que se produzca la ionización.

Evidentemente, hay formas no clásicas más precisas de describir el proceso, pero la analogía ilustra el problema. También existen escenarios intermedios, como los explotados en Espectroscopia Auger .