La fotoionización es el proceso físico en el que se forma un ion a partir de la interacción de un fotón con un átomo o molécula . [2]
Sección transversal
No todas las interacciones entre un fotón y un átomo, o molécula, resultarán en fotoionización. La probabilidad de fotoionización está relacionada con la sección transversal de fotoionización de la especie, que depende de la energía del fotón (proporcional a su número de onda) y de la especie considerada. En el caso de las moléculas, la sección transversal de la fotoionización se puede estimar examinando los factores de Franck-Condon entre una molécula en estado fundamental y el ion objetivo. Para energías de fotones por debajo del umbral de ionización, la sección transversal de fotoionización es cercana a cero. Pero con el desarrollo de los láseres pulsados se ha hecho posible crear una luz coherente y extremadamente intensa donde puede producirse la ionización de múltiples fotones. A intensidades aún más altas (alrededor de 10 15 - 10 16 W / cm 2 de luz infrarroja o visible), se observan fenómenos no perturbadores como la ionización por supresión de la barrera [3] y la ionización por re - dispersión [4] .
Ionización multifotónica
Varios fotones de energía por debajo del umbral de ionización pueden combinar sus energías para ionizar un átomo. Esta probabilidad disminuye rápidamente con la cantidad de fotones requeridos, pero el desarrollo de láseres pulsados muy intensos aún lo hace posible. En el régimen perturbative (por debajo de aproximadamente 10 14 W / cm 2 a frecuencias ópticas), la probabilidad de absorción de N fotones depende de la intensidad de luz láser I como I N . [5] Para intensidades más altas, esta dependencia se vuelve inválida debido al efecto AC Stark que ocurre en ese momento . [6]
La ionización multifotónica mejorada por resonancia (REMPI) es una técnica aplicada a la espectroscopia de átomos y moléculas pequeñas en la que se puede utilizar un láser sintonizable para acceder a un estado intermedio excitado .
La ionización por encima del umbral (ATI) [7] es una extensión de la ionización multifotónica en la que se absorben incluso más fotones de los que realmente serían necesarios para ionizar el átomo. El exceso de energía le da al electrón liberado una energía cinética más alta que en el caso habitual de ionización justo por encima del umbral. Más precisamente, el sistema tendrá múltiples picos en su espectro de fotoelectrones que están separados por las energías de los fotones, esto indica que el electrón emitido tiene más energía cinética que en el caso de ionización normal (menor número posible de fotones). Los electrones liberados del objetivo tendrán aproximadamente un número entero de energías fotónicas más energía cinética. [ cita requerida ]
Ionización de túnel
Cuando se aumenta más la intensidad del láser o se aplica una longitud de onda más larga en comparación con el régimen en el que tiene lugar la ionización de fotones múltiples, se puede utilizar un enfoque cuasi-estacionario que da como resultado la distorsión del potencial atómico de tal manera que sólo queda una barrera relativamente baja y estrecha entre un estado ligado y los estados continuos. Entonces, el electrón puede hacer un túnel a través o para distorsiones más grandes, incluso superar esta barrera. Estos fenómenos se denominan ionización en túnel e ionización por encima de la barrera , respectivamente.
Ver también
Referencias
- ^ "Hubble encuentra fantasmas de cuásares en el pasado" . Comunicado de prensa de la ESA / Hubble . Consultado el 23 de abril de 2015 .
- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " fotoionización ". doi : 10.1351 / goldbook.P04620
- ^ Delone, NB; Krainov, vicepresidente (1998). "Ionización de túnel y supresión de barrera de átomos e iones en un campo de radiación láser" . Física-Uspekhi . 41 (5): 469–485. Código bibliográfico : 1998PhyU ... 41..469D . doi : 10.1070 / PU1998v041n05ABEH000393 . S2CID 94362581 .
- ^ Dichiara, A .; et al. (2005). "Ionización de xenón multielectrón cross-shell por un campo láser ultrafuerte". Actas de la conferencia sobre electrónica cuántica y ciencia láser . 3 . Sociedad Óptica de América . págs. 1974–1976. doi : 10.1109 / QELS.2005.1549346 . ISBN 1-55752-796-2.
- ^ Deng, Z .; Eberly, JH (1985). "Absorción de multifotones por encima del umbral de ionización por átomos en campos láser fuertes". Revista de la Sociedad Americana de Óptica B . 2 (3): 491. Código bibliográfico : 1985JOSAB ... 2..486D . doi : 10.1364 / JOSAB.2.000486 .
- ^ Protopapas, M; Keitel, CH; Knight, PL (1 de abril de 1997). "Física atómica con láseres de intensidad super alta". Informes sobre avances en física . 60 (4): 389–486. Código Bibliográfico : 1997RPPh ... 60..389P . doi : 10.1088 / 0034-4885 / 60/4/001 .
- ^ Agostini, P .; et al. (1979). "Transiciones libres después de la ionización de seis fotones de átomos de xenón". Cartas de revisión física . 42 (17): 1127-1130. Código Bibliográfico : 1979PhRvL..42.1127A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.42.1127 .
Otras lecturas
- Uwe Becker; David Allen Shirley (1 de enero de 1996). Fotoionización VUV y Rayos X Suaves . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-306-45038-9.
- Cheuk-Yiu Ng (1991). Fotoionización ultravioleta al vacío y fotodisociación de moléculas y racimos . World Scientific . ISBN 978-981-02-0430-3.
- Joseph Berkowitz (1979). Fotoabsorción, fotoionización y espectroscopia de fotoelectrones . Prensa académica . ISBN 978-0-12-091650-4.
- VS Letokhov (1987). Espectroscopía de fotoionización láser . Prensa académica. ISBN 978-0-12-444320-4.