Фотоионизация - Photoionization

Фотоионизация - это процесс, который заставляет когда-то невидимые волокна в глубоком космосе светиться.

Фотоионизация - это физический процесс, при котором ион образуется в результате взаимодействия фотона с атомом или молекулой .

Поперечное сечение

Не каждое взаимодействие между фотоном и атомом или молекулой приводит к фотоионизации. Вероятность фотоионизации связана с сечением фотоионизации компонента, которое зависит от энергии фотона (пропорциональной его волновому числу) и рассматриваемого компонента. В случае молекул сечение фотоионизации может быть оценено путем изучения факторов Франка-Кондона между молекулой в основном состоянии и целевым ионом. Для энергий фотонов ниже порога ионизации сечение фотоионизации близко к нулю. Но с развитием импульсных лазеров стало возможным создавать чрезвычайно интенсивный когерентный свет, в котором может происходить многофотонная ионизация. При еще более высоких интенсивностях (около 10 15 - 10 16 Вт / см 2 инфракрасного или видимого света) наблюдаются непертурбативные явления, такие как ионизация с подавлением барьера и ионизация с повторным рассеянием .

Многофотонная ионизация

Несколько фотонов с энергией ниже порога ионизации могут фактически объединить свои энергии для ионизации атома. Эта вероятность быстро уменьшается с увеличением количества необходимых фотонов, но разработка очень мощных импульсных лазеров все еще делает это возможным. В пертурбативного режиме (ниже приблизительно 10 14 Вт / см 2 на оптических частотах), вероятность поглощения N фотонов зависит от лазерного света интенсивности I , как I N . Для более высоких интенсивностей эта зависимость становится недействительной из-за возникающего тогда AC- эффекта Штарка .

Резонанс с повышенным многофотонной ионизация (REMPI) представляет собой метод применяется к спектроскопии из атомов и малых молекул , в которых перестраиваемый лазер может быть использован для доступа к возбужденному промежуточному состоянию .

Надпороговая ионизация (ATI) - это расширение многофотонной ионизации, при которой поглощается даже больше фотонов, чем фактически необходимо для ионизации атома. Избыточная энергия дает высвободившемуся электрону более высокую кинетическую энергию, чем в обычном случае ионизации чуть выше пороговой. Точнее, система будет иметь несколько пиков в фотоэлектронном спектре , разделенных энергиями фотонов, это указывает на то, что испускаемый электрон имеет большую кинетическую энергию, чем в случае нормальной (наименьшее возможное количество фотонов) ионизации. Электроны, выпущенные из мишени, будут иметь примерно на целое число фотонов больше кинетической энергии.

Туннельная ионизация

Когда либо интенсивность лазера дополнительно увеличивается, либо применяется более длинная длина волны по сравнению с режимом, в котором имеет место многофотонная ионизация, можно использовать квазистационарный подход, который приводит к искажению атомного потенциала таким образом, что остается лишь относительно низкий и узкий барьер между связанным состоянием и состояниями континуума. Тогда электрон может туннелировать через этот барьер или при больших искажениях даже преодолеть этот барьер. Эти явления называются туннельной ионизацией и надбарьерной ионизацией соответственно.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение