Многофотонная ионизация
Многофотонная ионизация — процесс ионизации атома, молекулы или иона в поле электромагнитной волны путём поглощения двух и более фотонов. Является частным случаем многофотонного поглощения.
Многофотонная ионизация является частным предельным случаем более общего процесса ионизации в переменном поле (обратным предельным случаем, когда зависимостью внешнего поля от времени можно пренебречь, является туннельная ионизация).
Физика явления
Необходимым условием наблюдения многофотонной ионизации является выполнение условия h ν < e I p {displaystyle h u <eI_{p}} , где h ν {displaystyle h u } — энергия фотона ( ν {displaystyle u } — частота электромагнитного излучения), e I p {displaystyle eI_{p}} — энергия ионизации ( I p {displaystyle I_{p}} — потенциал ионизации). В то же время полная энергия поглощённых фотонов N h ν {displaystyle Nh u } ( N {displaystyle N} — число фотонов, поглощённых в одном элементарном акте) должна быть больше энергии ионизации.
Вероятность ионизации w {displaystyle w} зависит от интенсивности излучения I {displaystyle I} и связана с ней степенным законом:
w = α N I N {displaystyle w=alpha _{N}I^{N}}Таким образом, многофотонная ионизация является нелинейным процессом по отношению к интенсивности излучения. Константа α N {displaystyle alpha _{N}} зависит от вида ионизируемого атома, а также от частоты и поляризации (для несферических молекул) излучения. Для зависимости α N ( ω ) {displaystyle alpha _{N}(omega )} характерно наличие резонансов, связанных с совпадением частоты излучения с одним из переходов в спектре атома или молекулы (в сильном поле необходимо также учитывать эффект Штарка).
Многофотонная ионизация, вообще говоря, не является пороговым эффектом, то есть в принципе может наблюдаться при сколь угодно малых интенсивностях излучения. На практике, однако, для экспериментального наблюдения эффекта требуются относительно высокие интенсивности, достижимые только с использованием лазеров. Кроме того, многофотонная ионизация может быть получена только в разреженных газах. В плотных газах (при давлении более нескольких торр) доминирует лавинная ионизация.
Применение
Процесс многофотонной ионизации лежит в основе метода многофотонной резонансной спектроскопии, для которой характерны высокая степень селективности по частотам и большая эффективность регистрации.
Добавить комментарий!