イオン化人間 さんの書込 (2009/03/22(Sun) 17:14)

すみません，イオン式煙感知器の事で幾つかの質問があります． ?アメリシウム241がアルファ粒子を出した後，酸素をイオン化すると聞きましたが．これはアルファ粒子が酸素の電子を盗んでいるのかそれとも弾き飛ばしているのか．どちらでしょう？色んなサイトを見たんですが，良く分からないんです． ?アメリシウム241がアルファ粒子を出したとして，アメリシウム241の質量は変わらないんですか？ ?イオン式煙感知器の電子はどこから放出されているのですか？ ?電子が陽極へ向かうのは言葉では判るんですが，厳密にどのような計算で証明出来ますか？ 質問が多くてすみません，もう1週間以上情報を探しまわってるんですけどまったく判らなくて・・・

mNeji さんのレス (2009/03/22(Sun) 22:09)

?アメリシウム241がアルファ粒子を出した後，酸素をイオン化すると聞きましたが．これはアルファ粒子が酸素の電子を盗んでいるのかそれとも弾き飛ばしているのか．どちらでしょう？色んなサイトを見たんですが，良く分からないんです．

がα粒子， を出すと，恐らく になると思います．

この時に生じるα粒子のエネルギーはMeV程度の大きさだろうと思います．あまり小さいと，クーローン障壁を透過できないからです．で，このα粒子は，空気中の酸素分子や窒素分子と次々と衝突して，相手の分子を電離し，それを連続的に起こして静止し，単なるヘリウム・イオン， になります．

この過程は，ヘリウム・イオンと分子内電子とのクーロン散乱と考えられるとおもいます．

なお， http://ie.lbl.gov/education/isotopes.htm で，「Am」をクリックすると崩壊形式が確認出来るようです．

?アメリシウム241がアルファ粒子を出したとして，アメリシウム241の質量は変わらないんですか？

それぞれの静止エネルギ，運動エネルギを入れてエネルギ保存に従います．電子のエネルギは大雑把にeVのオーダであるのに対して，上記の反応はMeVのオーダであるので，電子のエネルギは無視出来るとして良いでしょう．

?イオン式煙感知器の電子はどこから放出されているのですか？

対抗するコンデンサ電極のような正負の電極が置かれていると思います．イオン化した気体分子やヘリウム・イオンは陰極に向かってドリフトし，散乱された電子は陽極に向かうと思います．

?電子が陽極へ向かうのは言葉では判るんですが，厳密にどのような計算で証明出来ますか？

コンデンサ電極の電場を仮定すれば，荷電粒子の運動の軌跡は計算出来ますね．もっともイオン濃度が高すぎると一種の遮蔽が起こるので，面倒そうですが．