Fotoionizace

Fotoionizace je fyzikální proces, při kterém se vytváří ionty interakcemi fotonů s atomy nebo molekulami.[2]

Fotoionizace je proces, který zviditelňuje jinak neviditelná vlákna u objektů hlubokého vesmíru.[1]

Účinný průřez

Ne každá interakce mezi fotonem a atomem či molekulou vede k fotoionizaci. Pravděpodobnost fotoionizace závisí na účinném průřezu pro fotoionizaci určité částice, jež je závislá na energii fotonu (přímo úměrné jeho vlnočtu) a daném atomu nebo molekule. U molekul lze fotoionizační účinný průřez odhadnout z Franckových-Condonových faktorů mezi základním stavem molekuly a vznikajícím iontem. U fotonů s energiemi pod prahem ionizace je účinný průřez téměř roven nule; rozvoj pulsních laserů ovšem umožnil tvorbu velmi silných koherentních paprsků, které mohou způsobovat vícefotonovou ionizaci. Při ještě větších intenzitách (okolo 1015 až 1016 W/cm2 viditelného či infračerveného záření) se objevují jevy jako je například ionizace při snížené bariéře.[3][4]

Vícefotonová ionizace

Několik fotonů s energií menší než je práh ionizace může ionizovat atom spojením svých energií. Pravděpodobnost tohoto jevu prudce klesá s počtem potřebných fotonů, byly však vyvinuty pulsní lasery o velkých intenzitách, které jej i v takových případech umožňují. V perturbačním režimu (pod zhruba 1014 W/cm2 při frekvencích viditelného světla) je pravděpodobnost absorbování N fotonů závislá na intenzitě laserového paprsku I podle vzorce IN .[5]

Při vyšších intenzitách tento vzorec přestává platit kvůli Starkově jevu.[6]

Technika nazývaná rezonančně obohacená vícefotonová ionizace (REMPI) se používá ve spektroskopii atomů a malých molekul, přičemž lze k tvorbě meziproduktů v excitovaných použít laditelný laser.

Nadprahová ionizace (ATI)[7] je rozšířením vícefotonové ionizace, při níž je abosrbováno více fotonů, než je k ionizaci atomu potřeba. Přebytečná energie se mění na kinetickou energii elektronů. Uvolněné elektrony mívají energie navýšené o hodnoty blízké celočíselným násobkům energií fotonů.

Tunelová ionizace

Při dalším navýšení intenzity laseru nebo použití větší vlnové délky než u klasické vícefotonové ionizace lze aplikovat a kvazistacionární přístup a dosáhnout tak narušení atomových potenciálů způsobem, který výrazně snižuje a zužuje bariéru mezi vázaným stavem a spojitými stavy. Elektron se následně může tuto bariérou protunelovat a v případě většího narušení ji dokonce překonat. Tyto jevy se nazývají tunelová ionizace a nadbariérová ionizace.

Odkazy

Literatura
  • Uwe Becker; DAVID ALLEN SHIRLEY. VUV and Soft X-Ray Photoionization. [s.l.]: Springer Science & Business Media, 1 January 1996. ISBN 978-0-306-45038-9. (anglicky)
  • Cheuk-Yiu Ng. Vacuum Ultraviolet Photoionization and Photodissociation of Molecules and Clusters. [s.l.]: World Scientific, 1991. ISBN 978-981-02-0430-3. (anglicky)
  • Joseph Berkowitz. Photoabsorption, photoionization, and photoelectron spectroscopy. [s.l.]: Academic Press, 1979. ISBN 978-0-12-091650-4. (anglicky)
  • V. S. Letokhov. Laser photoionization spectroscopy. [s.l.]: Academic Press, 1987. ISBN 978-0-12-444320-4. (anglicky)

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Photoionization na anglické Wikipedii.

  1. Hubble finds ghosts of quasars past [online]. ESA/Hubble Press [cit. 2015-04-23]. Dostupné online.
  2. Šablona:GoldBookRef
  3. N. B. Delone; V. P. Krainov. Tunneling and barrier-suppression ionization of atoms and ions in a laser radiation field. Physics-Uspekhi. 1998, s. 469–485. Dostupné online. DOI 10.1070/PU1998v041n05ABEH000393. Bibcode 1998PhyU...41..469D.
  4. Proceedings of the Quantum Electronics and Laser Science Conference. [s.l.]: Optical Society of America, 2005. DOI 10.1109/QELS.2005.1549346. S. 1974–1976.
  5. Z. Deng; J. H. Eberly. Multiphoton absorption above ionization threshold by atoms in strong laser fields. Journal of the Optical Society of America B. 1985, s. 491. DOI 10.1364/JOSAB.2.000486. Bibcode 1985JOSAB...2..486D.
  6. M. Protopapas; C. H. Keitel; P. L. Knight. Atomic physics with super-high intensity lasers. Reports on Progress in Physics. 1997-04-01, s. 389–486. DOI 10.1088/0034-4885/60/4/001. Bibcode 1997RPPh...60..389P.
  7. Free-Free Transitions Following Six-Photon Ionization of Xenon Atoms. Physical Review Letters. 1979, s. 1127–1130. DOI 10.1103/PhysRevLett.42.1127. Bibcode 1979PhRvL..42.1127A.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.