ioniseerimisaste

Ioniseerimisaste ehk ionisatsioonifraktsioon on näitaja, mis kirjeldab, kui suur osa antud materjali aatomitest on ioniseerunud. Kui N_ion on ioniseeritud aatomite arv ja N_tot kogu aatomite arv samas näites, on ioniseerimisaste x = N_ion / N_tot.

Spetsiifilise elemendi ioniseerimisaste võib väljendada ka eraldi: vesiniku puhul x_H = n_p / n_H,tot, kus n_p on prootonite arv ja n_H,tot vesinike kogu arv (ioniseerituid ja neutraalset). Täpsed väärtused sõltuvad gaasi olekust ja nähtud või nähtamatut kiirgusest.

Mõõtmine ja teooria. Ioniseerimisaste on alati seotud gaasi temperatuuriga, tihedusega ja kiirgusvälja mõjuga. Kõrgem temperatuur või kiirgusenergia suureneb ioniseerimist, samas kõrge tihedus suurendab rekombinatsiooni ja võib vähendada neti ionisatsiooni. Termodünaamilises tasakaalus kehtib Saha võrrand, mis seostab ioniseerimisastet gaasi temperatuuriga: n_{i+1} n_e / n_i = (2π m_e k_B T / h^2)^{3/2} (g_{i+1}/g_i) exp(-χ_i / k_B T), kus χ_i on i-ndast ioonitöö ja g sümboliseerib degeneratsioonifaktoreid. Täpsemad ionisatsioonimäärad võivad NASA või teaduslikud mudelid olla sõltuvuses Non-LTE (ei ole lokaalne termiline tasakaal) tingimustest ning nende jaoks kasutatakse ajas sõltuvaid kiirusvõrrandeid.

Mõõtmine põhineb spektroskoopiast. Ioniseerimisastet hinnatakse sageli läiget või molaarsete ridade tugevusi lineaarsete või mittelineaarsete suhete kaudu ning kasutades atmosphere mudule või gaasi koostist. See on oluline astrofüüsikas tähtede atmosfääride, H II piirkondade ja interstellaarse gaasi uurimisel ning plasmasüsteemides kui rekombinatsiooni- ja ionisatsiooniprotsesside balanssioon.

Kokkuvõte. Ioniseerimisaste kirjeldab, kui suur osa aatomitest on edasi ioniseeritud, ning on oluline omadus gaaside termodünaamilises olekus, mis mõjutab spektri eripära, opasust ja gaasi füüsikalisi omadusi.