Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фотоионизация - это процесс, который заставляет когда-то невидимые волокна в глубоком космосе светиться. [1]

Фотоионизация - это физический процесс, в котором ион образуется в результате взаимодействия фотона с атомом или молекулой . [2]

Поперечное сечение [ править ]

Не каждое взаимодействие между фотоном и атомом или молекулой приводит к фотоионизации. Вероятность фотоионизации связана с сечением фотоионизации частиц, 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 большей интенсивности (около 10 15 - 1016 Вт / см 2 инфракрасного или видимого света)наблюдаются непертурбативные явления, такие как ионизация с подавлением барьера [3] и ионизация с перерассеянием [4] .

Многофотонная ионизация [ править ]

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 . [5] Для более высоких интенсивностей эта зависимость становится недействительной из-за возникающего в то время эффекта Штарка переменного тока . [6]

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) [7] - 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 (минимально возможное количество фотонов) ионизации. Электроны, выпущенные из мишени, будут иметь примерно на целое число фотонов больше кинетической энергии. [ необходима цитата ]

Туннельная ионизация [ править ]

При дальнейшем увеличении интенсивности лазера или применении большей длины 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.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Хаббл находит призраки квазаров прошлого» . Пресс-релиз ЕКА / Хаббла . Проверено 23 апреля 2015 года .
  2. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « фотоионизация ». DOI : 10,1351 / goldbook.P04620
  3. ^ Delone, NB; Крайнов, В.П. (1998). «Туннельная и барьерная ионизация атомов и ионов в поле лазерного излучения» . Успехи физ . 41 (5): 469–485. Bibcode : 1998PhyU ... 41..469D . DOI : 10.1070 / PU1998v041n05ABEH000393 . S2CID 94362581 . 
  4. ^ Dichiara, A .; и другие. (2005). «Кроссоболочечная многоэлектронная ионизация ксенона сверхсильным лазерным полем». Материалы конференции по квантовой электронике и лазерной науке . 3 . Оптическое общество Америки . С. 1974–1976. DOI : 10.1109 / QELS.2005.1549346 . ISBN 1-55752-796-2.
  5. ^ Дэн, З .; Эберли, JH (1985). «Многофотонное поглощение выше порога ионизации атомами в сильных лазерных полях». Журнал Оптического общества Америки B . 2 (3): 491. Bibcode : 1985JOSAB ... 2..486D . DOI : 10.1364 / JOSAB.2.000486 .
  6. ^ Protopapas, M; Keitel, CH; Knight, PL (1 апреля 1997 г.). «Атомная физика с лазерами сверхвысокой интенсивности». Отчеты о достижениях физики . 60 (4): 389–486. Bibcode : 1997RPPh ... 60..389P . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 60/4/001 .
  7. ^ Agostini, P .; и другие. (1979). «Свободно-свободные переходы после шестифотонной ионизации атомов ксенона». Письма с физическим обзором . 42 (17): 1127–1130. Bibcode : 1979PhRvL..42.1127A . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.42.1127 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Уве Беккер; Дэвид Аллен Ширли (1 января 1996 г.). ВУФ и мягкая рентгеновская фотоионизация . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-306-45038-9.
  • Чеук-Ю Нг (1991). Вакуумная ультрафиолетовая фотоионизация и фотодиссоциация молекул и кластеров . World Scientific . ISBN 978-981-02-0430-3.
  • Джозеф Берковиц (1979). Фотопоглощение, фотоионизация и фотоэлектронная спектроскопия . Академическая пресса . ISBN 978-0-12-091650-4.
  • В.С. Летохов (1987). Лазерная фотоионизационная спектроскопия . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-444320-4.