Mittlere freie Weglänge

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Die mittlere freie Weglänge ist die durchschnittliche Weglänge, die ein Teilchen (Atom, Molekül oder Elektron) ohne Wechselwirkung mit anderen Teilchen zurücklegt. Unter einer Wechselwirkung wird dabei jede Art von Energie- bzw. Impulsänderung des Teilchens verstanden.

Für ein ideales Gas ist die mittlere freie Weglänge $λ$ :

$\lambda = \frac {1}{ n\sigma}$

mit der Teilchenzahldichte $n$ und dem Wirkungsquerschnitt $σ$

Nachfolgende Tabelle listet freie Weglängen für Gasmoleküle bei verschiedenen Drücken auf:

Druckbereich	Druck in hPa	Moleküle pro cm³	mittlere freie Weglänge
Umgebungsdruck	1013	2,7*10¹⁹	68 nm
Grobvakuum	300..1	10¹⁹..10¹⁶	0,1..100 μm
Feinvakuum	1..10^-3	10¹⁶..10¹³	0,1..100 mm
Hochvakuum (HV)	10^-3..10^-7	10¹³..10⁹	10 cm..1 km
Ultrahochvakuum (UHV)	10^-7..10^-12	10⁹..10⁴	1 km..10⁵ km
extr. Ultrahochv. (EHV)	<10^-12	<10⁴	>10⁵ km

Inhaltsverzeichnis

1 Beispiele
- 1.1 mittlere freie Weglänge eines Gasmoleküls
- 1.2 mittlere freie Weglänge von Elektronen
2 Siehe auch
3 Weblinks

[Bearbeiten] Beispiele

[Bearbeiten] mittlere freie Weglänge eines Gasmoleküls

Die mittlere freie Weglänge eines Gasmoleküls beträgt in Luft etwa 68 Nanometer unter Standardbedingungen.

[Bearbeiten] mittlere freie Weglänge von Elektronen

Die mittlere freie Weglänge von Elektronen ist eine wichtige Größe bei Anwendungen von Elektronenstrahlen im Vakuum (z. B. bei bestimmten oberflächensensitiven analytischen Methoden oder in Braunschen Röhren). Bei Elektronen ist die mittlere freie Weglänge abhängig von der kinetischen Energie. Im Festkörper kann sie für die meisten Metalle mit der "Universellen Kurve" abgeschätzt werden. Bei Elektronenenergien um 100 eV ist sie für die meisten Metalle am geringsten, da hier Prozesse im Festkörper, (z.B. Plasmonen, ...) angeregt werden können. Bei höheren und niedrigeren Energien sind die mittleren freien Weglängen im Festkörper größer.