التأين الضوئي

التأين الضوئي هو العملية الفيزيائية التي يتم فيها تكوين أيون من تفاعل الفوتون مع ذرة أو جزيء . [ ^2]

المقطع العرضي

لا تؤدي كل تفاعلات الفوتون مع الذرة أو الجزيء إلى التأين الضوئي. ويرتبط احتمال التأين الضوئي بمقطع التأين الضوئي للجزيء - احتمال حدوث حدث تأين يُتصور كمساحة مقطعية افتراضية. ويعتمد هذا المقطع العرضي على طاقة الفوتون (متناسبة مع رقم موجته) والجزيء الذي يتم النظر فيه، أي أنه يعتمد على بنية الجزيء. وفي حالة الجزيئات، يمكن تقدير مقطع التأين الضوئي من خلال فحص عوامل فرانك-كوندون بين جزيء الحالة الأرضية والأيون المستهدف. ويمكن تهيئة ذلك عن طريق حساب اهتزازات الجزيء والكاتيون المرتبط به (ما بعد التأين) باستخدام برنامج كيميائي كمي مثل QChem. وبالنسبة لطاقات الفوتون التي تقل عن عتبة التأين، يكون مقطع التأين الضوئي قريبًا من الصفر. ولكن مع تطور الليزر النبضي أصبح من الممكن إنشاء ضوء شديد ومتماسك حيث قد يحدث التأين متعدد الفوتونات عبر تسلسلات من الإثارات والاسترخاء. عند كثافات أعلى (حوالي 10 ¹⁵ – 10 ¹⁶ واط/سم ² من الأشعة تحت الحمراء أو الضوء المرئي)، يتم ملاحظة ظواهر غير مضطربة مثل تأين قمع الحاجز ^[3] وتأين إعادة التشتت ^{[4] .}

تأين متعدد الفوتونات

قد تتحد عدة فوتونات ذات طاقة أقل من عتبة التأين فعليًا لتكوين تأين للذرة. يتناقص هذا الاحتمال بسرعة مع عدد الفوتونات المطلوبة، لكن تطوير الليزر النبضي المكثف للغاية لا يزال يجعل ذلك ممكنًا. في النظام المضطرب (أقل من حوالي 10 ¹⁴ واط / سم ² عند الترددات الضوئية)، يعتمد احتمال امتصاص N فوتون على شدة ضوء الليزر I مثل I ^N.^[5] بالنسبة للكثافات الأعلى ، يصبح هذا الاعتماد غير صالح بسبب تأثير ستارك AC الذي يحدث آنذاك . ^[6]

التأين متعدد الفوتونات المعزز بالرنين (REMPI) هي تقنية تُطبق على التحليل الطيفي للذرات والجزيئات الصغيرة حيث يمكن استخدام الليزر القابل للضبط للوصول إلى حالة وسيطة مثارة . ^[^{بحاجة لمصدر}^]

التأين فوق العتبة (ATI) ^[7] هو امتداد للتأين متعدد الفوتونات حيث يتم امتصاص المزيد من الفوتونات أكثر مما هو ضروري بالفعل لتأين الذرة. الطاقة الزائدة تعطي الإلكترون المنطلق طاقة حركية أعلى من الحالة المعتادة للتأين فوق العتبة مباشرة. بتعبير أدق، سيكون للنظام قمم متعددة في طيف الإلكترونات الضوئية الخاصة به والتي تفصلها طاقات الفوتونات، مما يشير إلى أن الإلكترون المنبعث لديه طاقة حركية أكبر من حالة التأين العادية (أقل عدد ممكن من الفوتونات). سيكون للإلكترونات المنطلقة من الهدف طاقة حركية أكبر بحوالي عدد صحيح من طاقات الفوتونات. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تأين النفق

عندما يتم زيادة شدة الليزر أو تطبيق طول موجي أطول مقارنة بالنظام الذي يحدث فيه التأين متعدد الفوتونات، يمكن استخدام نهج شبه ثابت ويؤدي إلى تشويه الجهد الذري بطريقة لا يبقى فيها سوى حاجز منخفض وضيق نسبيًا بين الحالة المرتبطة والحالات المتصلة. بعد ذلك، يمكن للإلكترون أن ينفق عبر هذا الحاجز أو حتى يتغلب عليه في حالة التشوهات الأكبر. تسمى هذه الظواهر التأين النفقي والتأين فوق الحاجز، على التوالي. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

انظر أيضا

مراجع

^ "هابل يكتشف أشباح أشباه النجوم الزائفة في الماضي". بيان صحفي صادر عن وكالة الفضاء الأوروبية/هابل . تم استرجاعه في 23 أبريل 2015 .
^ IUPAC ، Compendium of Chemical Terminology ، الطبعة الثانية ("الكتاب الذهبي") (1997). النسخة المصححة على الإنترنت: (2006–) "photoionization". doi :10.1351/goldbook.P04620
^ Delone, NB; Krainov, VP (1998). "التأين النفقي وقمع الحاجز للذرات والأيونات في مجال إشعاع الليزر". Physics-Uspekhi . 41 (5): 469–485. Bibcode :1998PhyU...41..469D. doi :10.1070/PU1998v041n05ABEH000393. S2CID 94362581.
^ Dichiara, A.; et al. (2005). "مؤتمر الإلكترونيات الكمومية وعلوم الليزر 2005". وقائع مؤتمر الإلكترونيات الكمومية وعلوم الليزر . المجلد 3. الجمعية البصرية الأمريكية . ص 1974-1976. doi :10.1109/QELS.2005.1549346. ISBN 1-55752-796-2.
^ Deng, Z.; Eberly, JH (1985). "امتصاص الفوتونات المتعددة فوق عتبة التأين بواسطة الذرات في حقول الليزر القوية". مجلة الجمعية البصرية الأمريكية B. 2 ( 3): 491. Bibcode :1985JOSAB...2..486D. doi :10.1364/JOSAB.2.000486.
^ Protopapas, M; Keitel, CH; Knight, PL (1 April 1997). "الفيزياء الذرية باستخدام الليزر عالي الكثافة". تقارير عن التقدم في الفيزياء . 60 (4): 389–486. Bibcode :1997RPPh...60..389P. doi :10.1088/0034-4885/60/4/001. S2CID 250856994.
^ Agostini, P.; et al. (1979). "الانتقالات الحرة-الحرة التالية لتأين ذرات الزينون بستة فوتونات". رسائل المراجعة الفيزيائية . 42 (17): 1127–1130. رمز Bibcode :1979PhRvL..42.1127A. doi : 10.1103/PhysRevLett.42.1127 .

قراءة إضافية

أوف بيكر؛ ديفيد ألين شيرلي (1 يناير 1996). الأشعة فوق البنفسجية والتأين الضوئي بالأشعة السينية الناعمة. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. رقم ISBN 978-0-306-45038-9.
تشيوك ييو نج (1991). تأين ضوئي بالأشعة فوق البنفسجية تحت الفراغ وتفكك ضوئي للجزيئات والمجموعات. مجلة العلوم العالمية . رقم ISBN 978-981-02-0430-3.
جوزيف بيركويتز (1979). امتصاص الضوء، والتأين الضوئي، والتصوير الطيفي للفوتون الإلكتروني. أكاديميك بريس . ISBN 978-0-12-091650-4.
VS Letokhov (1987). مطيافية التأين الضوئي بالليزر. أكاديميك بريس. ISBN 978-0-12-444320-4.

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[1] "هابل يكتشف أشباح أشباه النجوم الزائفة في الماضي". بيان صحفي صادر عن وكالة الفضاء الأوروبية/هابل . تم استرجاعه في 23 أبريل 2015 .

[2] IUPAC ، Compendium of Chemical Terminology ، الطبعة الثانية ("الكتاب الذهبي") (1997). النسخة المصححة على الإنترنت: (2006–) "photoionization". doi :10.1351/goldbook.P04620

[3] Delone, NB; Krainov, VP (1998). "التأين النفقي وقمع الحاجز للذرات والأيونات في مجال إشعاع الليزر". Physics-Uspekhi . 41 (5): 469–485. Bibcode :1998PhyU...41..469D. doi :10.1070/PU1998v041n05ABEH000393. S2CID 94362581.

[4] Dichiara, A.; et al. (2005). "مؤتمر الإلكترونيات الكمومية وعلوم الليزر 2005". وقائع مؤتمر الإلكترونيات الكمومية وعلوم الليزر . المجلد 3. الجمعية البصرية الأمريكية . ص 1974-1976. doi :10.1109/QELS.2005.1549346. ISBN 1-55752-796-2.

[5] Deng, Z.; Eberly, JH (1985). "امتصاص الفوتونات المتعددة فوق عتبة التأين بواسطة الذرات في حقول الليزر القوية". مجلة الجمعية البصرية الأمريكية B. 2 ( 3): 491. Bibcode :1985JOSAB...2..486D. doi :10.1364/JOSAB.2.000486.

[6] Protopapas, M; Keitel, CH; Knight, PL (1 April 1997). "الفيزياء الذرية باستخدام الليزر عالي الكثافة". تقارير عن التقدم في الفيزياء . 60 (4): 389–486. Bibcode :1997RPPh...60..389P. doi :10.1088/0034-4885/60/4/001. S2CID 250856994.

[7] Agostini, P.; et al. (1979). "الانتقالات الحرة-الحرة التالية لتأين ذرات الزينون بستة فوتونات". رسائل المراجعة الفيزيائية . 42 (17): 1127–1130. رمز Bibcode :1979PhRvL..42.1127A. doi : 10.1103/PhysRevLett.42.1127 .