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Die '''Penning-Ionisation''' (auch '''Penning-Effekt''' genannt) ist eine spezielle Form der [[Chemoionisation]], das heißt einer Übertragung von [[Anregungsenergie]] bei Teilchenzusammenstößen. Der Effekt ist nach dem niederländischen Physiker [[Frans Michel Penning]] benannt, der ihn im Jahr 1927 beschrieb.<ref>{{Literatur |Autor=F. M. Penning |Titel=Über Ionisation durch metastabile Atome |Sammelwerk=[[Die Naturwissenschaften]] |Band=15 |Nummer=40 |Datum=1927 |Seiten=818–818 |DOI=10.1007/BF01505431}}</ref>

== Mechanismus ==
Treten in einem Gasgemisch [[Angeregter Zustand|angeregte]] Atome einer Teilchensorte <math>G</math> auf, deren Anregungsenergie größer ist als die [[Ionisierungsenergie]] der zweiten Teilchensorte <math>M</math>, dann kann bei einem Zusammenstoß die Anregungsenergie von <math>G</math> derart auf M übertragen werden, dass <math>M</math> ionisiert wird. Der Mechanismus ist noch nicht völlig aufgedeckt. Eine Erklärung wäre jedoch die Bildung einer Zwischenstufe:<ref>Manfred von Ardenne (Hrsg.): ''Effekte der Physik und ihre Anwendungen.'' Harri Deutsch Verlag, 2005, ISBN 3-8171-1682-9, S. 264 ({{Google Buch|BuchID=IV8tf1_5ZCAC|Seite=264|Hervorhebung=Pennig Mechanismus}}).</ref>

:<math>G^* + M \to MG^* \to M^{+} + e^- + G</math>

Diese Zwischenstufe muss nicht immer zerfallen, es sind auch Ionisationen der folgenden Art möglich:

:<math>G^* + M \to MG^* \to MG^{+} + e^-</math>

Daneben kann die Oberflächen-Penning Ionisation an Gas-Festkörper-Grenzflächen <math>S</math> beobachtet werden. Der Mechanismus dahinter ist der der [[Augerelektronenspektroskopie|Augerabregung]] (Auger Deexcitation):<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iept.tu-clausthal.de/en/research-groups/atomic-and-molecular-physics-at-surfaces/research/metastable-impact-electron-spectroscopy/ |hrsg=[[Technische Universität Clausthal|TU Clausthal]] |titel=Metastable Impact Electron Spectroscopy |zugriff=2017-09-22}}</ref>

:<math>G^* + S \to G + S^+ + e^-</math>

== Anwendung ==
In der Praxis wird der Effekt bei [[Gasentladungsröhre|Gasentladungslampen]] genutzt. Dabei ist die Lampe mit einem sogenannten Penning-Gemisch gefüllt, um die Betriebsspannungen (z. B. die [[Zündspannung]]) zu reduzieren.
Ein häufig genutztes Penning-Gemisch ist zum Beispiel eine Mischung von 98 bis 99,5 % [[Neon]] mit 0,5–2 % [[Argon]]. Neon hat eine Anregungsenergie von ca. 16,6 eV, Argon eine Ionisierungsenergie von 15,8 eV.
Die Mischung ist leichter zu ionisieren als Neon oder Argon alleine, da die Ionisierungsbilanz der Entladung durch die zusätzliche Ausnutzung von Anregungsenergie verbessert wird.

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4308692-5}}

[[Kategorie:Atomphysik]]

Penning-Ionisation - Versionsgeschichte

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