La espectroscopía de ionización de Rydberg es una técnica de espectroscopía en la que un átomo absorbe múltiples fotones, lo que provoca la eliminación de un electrón para formar un ión . [1]
La energía del umbral de ionización de los átomos y las moléculas pequeñas suele ser mayor que las energías de los fotones que se encuentran más fácilmente disponibles experimentalmente. Sin embargo, puede ser posible ampliar esta energía umbral de ionización si la energía del fotón resuena con un estado intermedio excitado electrónicamente. Si bien a menudo es posible observar los niveles más bajos de Rydberg en la espectroscopia convencional de átomos y moléculas pequeñas, Rydberg afirmason aún más importantes en los experimentos de ionización láser. Los experimentos espectroscópicos con láser a menudo implican ionización a través de una resonancia de energía fotónica a un nivel intermedio, con un estado final de electrones no ligado y un núcleo iónico. En la resonancia para fototransiciones permitidas por las reglas de selección, la intensidad del láser en combinación con la vida útil del estado excitado hace que la ionización sea un resultado esperado. Este enfoque RIS y sus variaciones permiten la detección sensible de especies específicas.
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 y el estado final es a menudo un ión. 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). Una ventaja de esta técnica espectroscópica es que los iones pueden detectarse con una eficacia casi completa e incluso resolverse por su masa. También es posible obtener información adicional realizando experimentos para observar la energía del fotoelectrón liberado en estos experimentos.(Compton y Johnson fueron pioneros en el desarrollo de REMPI[ cita requerida ] )
El mismo enfoque que produce un evento de ionización se puede utilizar para acceder a la variedad densa de estados de Rydberg cercanos al umbral con experimentos con láser. Estos experimentos a menudo involucran un láser que opera en una longitud de onda para acceder al estado intermedio de Rydberg y un segundo láser de longitud de onda para acceder a la región del estado de Rydberg cercano al umbral. Debido a las reglas de selección de fotoabsorción, se espera que estos electrones de Rydberg se encuentren en estados de momento angular altamente elípticos. Son los electrones de Rydberg excitados a estados de momento angular casi circular los que se espera que tengan las vidas más largas. La conversión entre un estado de Rydberg muy elíptico y uno casi circular cercano al umbral podría ocurrir de varias maneras, incluido el encuentro con pequeños campos eléctricos extraviados .