Fotoionizace

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

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]

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 I^N .^[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.

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.

• 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. Je zde použita šablona {{Cite book}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
• Cheuk-Yiu Ng. Vacuum Ultraviolet Photoionization and Photodissociation of Molecules and Clusters. [s.l.]: World Scientific, 1991. ISBN 978-981-02-0430-3. Je zde použita šablona {{Cite book}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
• Joseph Berkowitz. Photoabsorption, photoionization, and photoelectron spectroscopy. [s.l.]: Academic Press, 1979. ISBN 978-0-12-091650-4. Je zde použita šablona {{Cite book}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
• V. S. Letokhov. Laser photoionization spectroscopy. [s.l.]: Academic Press, 1987. ISBN 978-0-12-444320-4. Je zde použita šablona {{Cite book}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.

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