Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ридберговская ионизационная спектроскопия - это метод спектроскопии , при котором несколько фотонов поглощаются атомом, вызывая удаление электрона с образованием иона . [1]

Резонансная ионизационная спектроскопия [ править ]

Пороговая энергия ионизации атомов и небольших молекул обычно больше, чем энергии фотонов, которые легче всего получить экспериментально. Однако можно преодолеть эту пороговую энергию ионизации, если энергия фотона находится в резонансе с промежуточным электронно-возбужденным состоянием. Хотя часто можно наблюдать нижние ридберговские уровни в обычной спектроскопии атомов и малых молекул, Ридберг утверждает, чтодаже более важны в экспериментах по лазерной ионизации. Лазерные спектроскопические эксперименты часто включают ионизацию через резонанс энергии фотонов на промежуточном уровне с несвязанным конечным электронным состоянием и ионным остовом. При резонансе для фотопереходов, разрешенных правилами отбора, интенсивность лазера в сочетании с временем жизни возбужденного состояния делает ионизацию ожидаемым результатом. Этот подход и варианты RIS позволяют точно определять определенные виды.

Низкие уровни Ридберга и усиленная резонансом многофотонная ионизация [ править ]

Дополнительная информация: многофотонная ионизация с усилением резонанса

Эксперименты с высокой интенсивностью фотонов могут включать многофотонные процессы с поглощением энергии фотона, кратной целому. В экспериментах с многофотонным резонансом промежуточное состояние часто представляет собой ридберговское состояние, а конечным состоянием часто является ион. Исходное состояние системы, энергия фотона, угловой момент и другие правила отбора могут помочь в определении природы промежуточного состояния. Этот подход используется в резонансной многофотонной ионизационной спектроскопии (REMPI). Преимущество этого спектроскопического метода состоит в том, что ионы можно детектировать с почти полной эффективностью и даже определять их массу. Также можно получить дополнительную информацию, выполнив эксперименты по изучению энергии освобожденного фотоэлектрона в этих экспериментах.(Комптон и Джонсон первыми разработали REMPI[ необходима цитата ] )

Около пороговые уровни Ридберга [ править ]

Тот же подход, который вызывает событие ионизации, может быть использован для доступа к плотному многообразию околопороговых ридберговских состояний с помощью лазерных экспериментов. В этих экспериментах часто используется лазер, работающий на одной длине волны для доступа к промежуточному ридберговскому состоянию, и лазер второй длины волны для доступа к околопороговой области ридберговского состояния. Ожидается, что из-за правил отбора по фотопоглощению эти ридберговские электроны будут находиться в состояниях с сильно эллиптическим угловым моментом. Ожидается, что наибольшее время жизни будут иметь ридберговские электроны, возбужденные до состояний с почти круговым угловым моментом. Преобразование между высокоэллиптическим и почти круглым околопороговым ридберговским состоянием может происходить несколькими способами, включая встречу с небольшими паразитными электрическими полями .

Спектроскопия с нулевой кинетической энергией электронов [ править ]

Спектроскопия с нулевой кинетической энергией электронов (ZEKE) [2]был разработан с идеей сбора только фотоэлектронов резонансной ионизации, которые имеют чрезвычайно низкую кинетическую энергию. Метод включает в себя ожидание в течение определенного периода времени после эксперимента по резонансной ионизации и затем импульсное электрическое поле для сбора фотоэлектронов с наименьшей энергией в детекторе. Обычно в экспериментах ZEKE используются два разных перестраиваемых лазера. Энергия одного лазерного фотона настроена так, чтобы резонировать с энергией промежуточного состояния. (Это может быть резонансным с возбужденным состоянием при многофотонном переходе.) Энергия другого фотона настраивается так, чтобы быть близкой к энергии порога ионизации. Этот метод работал очень хорошо и продемонстрировал энергетическое разрешение, которое было значительно лучше, чем ширина полосы лазера. Оказывается, в ZEKE были обнаружены не фотоэлектроны.Задержка между лазером и импульсом электрического поля выбирала самые долгоживущие и наиболее круговые ридберговские состояния, наиболее близкие к энергии ионного остова. Распределение населенностей выживших долгоживущих околопороговых ридберговских состояний близко к ширине энергетической полосы лазера. Импульс электрического поля резко сдвигает околопороговые ридберговские состояния и происходит колебательная автоионизация. ZEKE добился значительного прогресса в изученииZEKE добился значительного прогресса в изученииZEKE добился значительного прогресса в изученииколебательная спектроскопия молекулярных ионов. Schlag, Peatman и Müller-Dethlefs положили начало спектроскопии ZEKE. [ необходима цитата ]

Пороговая ионизация, анализируемая по массе [ править ]

Пороговая ионизация с анализом массы (MATI) была разработана с идеей сбора массы ионов в эксперименте ZEKE. [3]

MATI предложила ZEKE преимущество в массовом разрешении. Поскольку MATI также использует колебательную автоионизацию околопороговых ридберговских состояний, он также может предложить разрешение, сопоставимое с полосой пропускания лазера. Эта информация может быть незаменимой для понимания множества систем.

Фотоиндуцированная ридберговская ионизация [ править ]

Фотоиндуцированная ридберговская ионизация (PIRI) [4] была разработана после экспериментов REMPI по электронной автоионизации низколежащих ридберговских состояний диоксида углерода . В фотоэлектронных экспериментах REMPI было определено, что двухфотонный процесс фотопоглощения ионного ядра (с последующей быстрой электронной автоионизацией) может доминировать над прямым однофотонным поглощением при ионизации некоторых ридберговских состояний диоксида углерода. Эти виды двух возбужденных электронных систем уже изучались в атомной физике , но там эксперименты включали ридберговские состояния высокого порядка. PIRI работает, потому что электронная автоионизация может преобладать над прямой фотоионизацией ( фотоионизация). Циркуляризованное околопороговое ридберговское состояние с большей вероятностью претерпевает фотопоглощение в ядре, чем поглощает фотон и непосредственно ионизирует ридберговское состояние. PIRI расширяет методы околопороговой спектроскопии, позволяя получить доступ к электронным состояниям (включая диссоциативные состояния молекул и другие трудноизучаемые системы), а также к колебательным состояниям молекулярных ионов.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Херст, GS; Пейн, MG; Крамер, SD; Янг, JP (1979). «Резонансная ионизационная спектроскопия и одноатомное детектирование». Обзоры современной физики . 51 (4): 767–819. DOI : 10.1103 / RevModPhys.51.767 . ISSN  0034-6861 .
  2. ^ Мюллер-Детлефс, K; Шлаг, EW (1991). "Фотоэлектронная спектроскопия молекулярных систем с высоким разрешением при нулевой кинетической энергии (ZEKE)". Ежегодный обзор физической химии . 42 (1): 109–136. DOI : 10.1146 / annurev.pc.42.100191.000545 . ISSN 0066-426X . 
  3. ^ Чжу, Лангчи; Джонсон, Филипп (1991). «Масс-анализируемая пороговая ионизационная спектроскопия». Журнал химической физики . 94 (8): 5769–5771. DOI : 10.1063 / 1.460460 . ISSN 0021-9606 . 
  4. ^ Тейлор, Дэвид П .; Гуд, Джон Дж .; LeClaire, Джеффри Э .; Джонсон, Филип М. (1995). «Фотоиндуцированная ридберговская ионизационная спектроскопия». Журнал химической физики . 103 (14): 6293–6295. DOI : 10.1063 / 1.470409 . ISSN 0021-9606 .