Atomprozessen

Atomprozessen bezeichnet man alle Vorgänge, die auf der Ebene einzelner Atome oder ihrer Elektronen stattfinden. Sie umfassen elektronische Übergänge, Ionisierung, Anregung, Relaxation, Rekombination sowie Prozesse, durch die chemische Bindungen entstehen oder zerbrechen.

Elektronische Übergänge entstehen, wenn Atome Licht absorbieren oder emittieren. Elektronen wechseln zwischen diskreten Energie-Niveaus, wodurch Absorption, spontane oder stimulierte Emission sowie Fluoreszenz und Phosphoreszenz auftreten. Die Wahrscheinlichkeiten dieser Übergänge folgen Quantenzustandsregeln und spiegeln sich in Spektrallinien wider.

Ionisierung und Rekombination betreffen den Verlust oder Gewinn von Elektronen. Durch Photonen oder Stöße können Elektronen aus dem Atom entfernt werden (Ionisierung). Zwischen Ion und Elektron kann Rekombination auftreten, oft mit Emission von Photonen; Radiative Rekombination ist hierbei ein zentraler Kanal, daneben gibt es auch Nichtstrahlungswege. In Plasmen bestimmen diese Prozesse die Energie- und Ladungsbilanz.

Anregung und Relaxation beschreibt, wie angeregte Zustände wieder in Grundzustände zurückfallen. Das kann durch Emission von Photonen geschehen oder durch nicht-strahlende Prozesse, bei denen die Energie durch andere Teilchen abgegeben wird.

Chemische Prozesse umfassen den Aufbau, Transfer oder Verlust von Elektronen, der zu Bindungen führt oder sie aufbrechen kann. Auf der Atomebene bedeuten Bindungen durch Elektronenpaarungen (kovalent), Ionenbindungen oder Metallbindungen, wobei Elektronentransfer und Veränderungen der Elektronenkonfiguration charakteristisch sind.

Zu den speziellen Phänomenen zählt der Auger-Effekt, bei dem innere Vacanzzustände durch Emission weiterer Elektronen aufgefüllt werden. Anwendungen finden sich in der Spektroskopie, Laserphysik, Plasmatechnik, sowie in der Astronomie.