Ionización multifotónica mejorada por resonancia
La ionización multifotónica mejorada por resonancia ( REMPI ) es una técnica aplicada a la espectroscopia de átomos y moléculas pequeñas . En la práctica, se puede utilizar un láser sintonizable para acceder a un estado intermedio excitado . Las reglas de selección asociadas con una fotoabsorción de dos fotones u otra fotoabsorción multifotónica son diferentes de las reglas de selección para una transición de un solo fotón. La técnica REMPI generalmente implica una absorción de fotón único o múltiple resonante a un estado intermedio excitado electrónicamente seguido de otro fotón que ionizael átomo o molécula. La intensidad de la luz para lograr una transición multifotónica típica es generalmente significativamente mayor que la intensidad de la luz para lograr una fotoabsorción de un solo fotón. Debido a esto, a menudo es muy probable que se produzca una fotoabsorción posterior. Se producirá un ion y un electrón libre si los fotones han impartido suficiente energía para superar la energía del umbral de ionización del sistema. En muchos casos, REMPI proporciona información espectroscópica que puede no estar disponible para los métodos espectroscópicos de fotón único , por ejemplo, la estructura rotacional en las moléculas se ve fácilmente con esta técnica.
El REMPI generalmente se genera mediante un rayo láser sintonizable de frecuencia enfocada para formar un plasma de pequeño volumen. En REMPI, los primeros m fotones son absorbidos simultáneamente por un átomo o molécula en la muestra para llevarla a un estado excitado. Otros n fotones se absorben posteriormente para generar un par de electrones e iones. El llamado REMPI m + n es un proceso óptico no lineal, que solo puede ocurrir dentro del foco del rayo láser. Se forma un plasma de pequeño volumen cerca de la región focal del láser. Si la energía de m fotones no coincide con ningún estado, puede ocurrir una transición fuera de resonancia con un defecto de energía ΔE, sin embargo, es muy poco probable que el electrón permanezca en ese estado. Para grandes desafinaciones, reside allí solo durante el tiempo Δt. El principio de incertidumbre se satisface para Δt, donde ћ = h / 2π y h es la constante de Planck (6.6261 × 10 ^ -34 J ∙ s).Dichas transiciones y estados se denominan virtuales, a diferencia de las transiciones reales a estados con una vida útil prolongada. La probabilidad de transición real es muchos órdenes de magnitud más alta que la de transición virtual, lo que se denomina efecto de resonancia mejorada.
Los experimentos de alta intensidad de fotones pueden involucrar procesos multifotónicos con la absorción de múltiplos enteros de la energía del fotón. En experimentos que involucran una resonancia multifotónica, el intermedio es a menudo un estado de Rydberg bajo y el estado final es a menudo un ion. El estado inicial del sistema, la energía de los fotones, el momento angular y otras reglas de selección pueden ayudar a determinar la naturaleza del estado intermedio. Este enfoque se aprovecha en la espectroscopia de ionización multifotónica mejorada por resonancia (REMPI). La técnica se utiliza ampliamente en espectroscopía atómica y molecular. Una ventaja de la técnica REMPI es que los iones pueden detectarse con una eficiencia casi completa e incluso resolverse en el tiempo para su masa .. También es posible obtener información adicional realizando experimentos para observar la energía del fotoelectrón liberado en estos experimentos.
Se ha demostrado que la dispersión coherente de Rayleigh por microondas (radar) de REMPI tiene la capacidad de lograr mediciones de alta resolución espacial y temporal, lo que permite diagnósticos sensibles no intrusivos y determinaciones precisas de perfiles de concentración sin el uso de sondas físicas o electrodos. Se ha aplicado para la detección óptica de especies como argón, xenón, óxido nítrico, monóxido de carbono, oxígeno atómico y radicales metilo, tanto dentro de celdas cerradas, al aire libre y llamas atmosféricas. [1] [2] [se necesita fuente no primaria ]
