Auger-Effekt
Synonym: Auger-Prozess
Englisch: Auger effect, Auger process
Definition
Der Auger-Effekt ist ein Relaxationsprozess in der Elektronenhülle eines Atoms, bei dem die Energie des Elektronenübergangs nicht als Photon, sondern auf ein anderes Elektron übertragen wird. Dieses Elektron wird anschließend aus dem Atom herausgelöst und als Auger-Elektron emittiert.
Physikalischer Hintergrund
Der Auger-Effekt tritt auf, wenn in einer inneren Elektronenschale eines Atoms eine Elektronenlücke entsteht, beispielsweise nach einem Photoeffekt oder einer Ionisation. Ein Elektron aus einer höheren Schale fällt anschließend in die frei gewordene niedrigere Schale. Die dabei frei werdende Energie kann auf zwei verschiedene Arten abgegeben werden:
- Emission eines Photons (charakteristische Röntgenstrahlung)
- Übertragung der Energie auf ein weiteres Elektron, das daraufhin aus dem Atom herausgelöst wird (Auger-Elektron)
Beim Auger-Prozess verlässt somit ein zweites Elektron das Atom, ohne dass ein Photon emittiert wird. Die kinetische Energie des Auger-Elektrons entspricht näherungsweise der Energiedifferenz der beteiligten Elektronenschalen minus der Bindungsenergie des emittierten Elektrons.
Abhängigkeit von der Ordnungszahl
Ob ein Atom bevorzugt charakteristische Röntgenstrahlung oder Auger-Elektronen emittiert, hängt stark von seiner Ordnungszahl ab.:
- niedrige Ordnungszahlen: Auger-Effekt dominiert
- hohe Ordnungszahlen: charakteristische Röntgenstrahlung dominiert
Bedeutung in der Strahlenphysik
Der Auger-Effekt ist ein sekundärer Prozess nach der Ionisation innerer Elektronenschalen. Er trägt zur lokalen Energieabsorption in Materie bei, da Auger-Elektronen nur eine sehr kurze Reichweite besitzen und ihre Energie in unmittelbarer Umgebung des Ursprungsatoms abgeben.
Medizinische Bedeutung
In der diagnostischen Radiologie spielt der Auger-Effekt eine untergeordnete Rolle. Er trägt jedoch zur lokalen Energieabsorption bei, wenn Röntgenstrahlung mit Materie wechselwirkt.
In der Strahlentherapie können Auger-Elektronen aufgrund ihrer sehr kurzen Reichweite eine hohe Energiedeposition auf mikroskopischer Ebene verursachen. Dieser Effekt wird in bestimmten experimentellen Therapiekonzepten mit sogenannten Auger-Elektronen-emitierenden Radionukliden untersucht.
Der Auger-Effekt ist außerdem von Bedeutung in der Auger-Elektronenspektroskopie, einem analytischen Verfahren zur Untersuchung der Elementzusammensetzung von Oberflächen.