Fotoionizace - Photoionization

Fotoionizace je proces, díky němuž kdysi neviditelná vlákna v hlubokém vesmíru září.[1]

Fotoionizace je fyzikální proces, ve kterém je iont tvořen interakcí a foton s atom nebo molekula.[2]

Průřez

Ne každá interakce mezi fotonem a atomem nebo molekulou bude mít za následek fotoionizaci. Pravděpodobnost fotoionizace souvisí s fotoionizační průřez druhu, který závisí na energii fotonu (úměrně jeho vlnovému číslu) a druhu, který je zvažován. V případě molekul lze fotoionizační průřez odhadnout zkoumáním Franck-Condonových faktorů mezi molekulou základního stavu a cílovým iontem. U fotonových energií pod prahem ionizace je průřez fotoionizace téměř nulový. Ale s vývojem pulzních laserů bylo možné vytvořit extrémně intenzivní a koherentní světlo, kde může nastat ionizace více fotonů. Při ještě vyšších intenzitách (kolem 1015 – 1016 W / cm2 infračerveného nebo viditelného světla), neporušující jevy jako ionizace potlačení bariéry[3] a reaktivace ionizace[4] jsou dodržovány.

Multi-fotonová ionizace

Několik fotonů energie pod prahem ionizace může ve skutečnosti kombinovat své energie k ionizaci atomu. Tato pravděpodobnost rychle klesá s počtem požadovaných fotonů, ale vývoj velmi intenzivních pulzních laserů to stále umožňuje. V perturbativním režimu (pod asi 1014 W / cm2 na optických frekvencích), pravděpodobnost absorpce N fotony závisí na intenzitě laserového světla Já tak jako JáN.[5] U vyšších intenzit se tato závislost stává neplatnou kvůli tehdy se vyskytujícímu střídavému proudu Stark efekt.[6]

Rezonanční multipotonová ionizace (REMPI) je technika aplikovaná na spektroskopie z atomy a malé molekuly ve kterém a laditelný laser lze použít pro přístup k vzrušený střední stav.

Nadprahová ionizace (ATI)[7] je rozšíření multi-fotonové ionizace, kdy je absorbováno ještě více fotonů, než by ve skutečnosti bylo nutné k ionizaci atomu. Přebytečná energie dává uvolněnému elektronu vyšší Kinetická energie než obvyklý případ ionizace těsně nad prahovou hodnotou. Přesněji řečeno, systém bude mít několik vrcholů fotoelektronové spektrum které jsou odděleny fotonovými energiemi, to naznačuje, že emitovaný elektron má více kinetické energie než v normálním (co nejnižší počet fotonů) ionizačních případech. Elektrony uvolněné z cíle budou mít přibližně celé číslo fotonových energií více kinetické energie.[Citace je zapotřebí ]

Tunelová ionizace

Když se buď zvýší intenzita laseru, nebo se použije delší vlnová délka ve srovnání s režimem, ve kterém dochází k multi-fotonové ionizaci, lze použít kvazi-stacionární přístup, který vede ke zkreslení atomového potenciálu takovým způsobem, že pouze relativně nízká a úzká bariéra mezi a vázaný stav a stavy kontinua zůstávají. Poté může elektron projít tunelem nebo pro větší narušení dokonce překonat tuto bariéru. Tyto jevy se nazývají ionizace tunelu a ionizace přes bariéru, resp.

Viz také

Reference

  1. ^ "Hubble najde duchy kvasarů v minulosti". Tisková zpráva ESA / Hubble. Citováno 23. dubna 2015.
  2. ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “fotoionizace ". doi:10.1351 / zlatá kniha.P04620
  3. ^ Delone, N. B .; Krainov, V. P. (1998). "Tunelování a bariéra potlačující ionizace atomů a iontů v poli laserového záření". Fyzika-Uspekhi. 41 (5): 469–485. Bibcode:1998PhyU ... 41..469D. doi:10.1070 / PU1998v041n05ABEH000393. S2CID  94362581.
  4. ^ Dichiara, A .; et al. (2005). „Cross-shell multielectron ionization of xenon by a ultrastrong laser field“. Sborník konference o kvantové elektronice a laserové vědě. 3. Optická společnost Ameriky. str. 1974–1976. doi:10.1109 / QELS.2005.1549346. ISBN  1-55752-796-2.
  5. ^ Deng, Z .; Eberly, J. H. (1985). "Multiphotonová absorpce nad prahovou hodnotu ionizace atomy v silných laserových polích". Journal of the Optical Society of America B. 2 (3): 491. Bibcode:1985JOSAB ... 2..486D. doi:10,1364 / JOSAB.2.000486.
  6. ^ Protopapas, M; Keitel, CH; Knight, P L (1. dubna 1997). "Atomová fyzika s lasery s velmi vysokou intenzitou". Zprávy o pokroku ve fyzice. 60 (4): 389–486. Bibcode:1997RPPh ... 60..389P. doi:10.1088/0034-4885/60/4/001.
  7. ^ Agostini, P .; et al. (1979). "Bezplatné přechody po ionizaci šesti fotonů xenonových atomů". Dopisy o fyzické kontrole. 42 (17): 1127–1130. Bibcode:1979PhRvL..42.1127A. doi:10.1103 / PhysRevLett.42.1127.

Další čtení