Jump to content

Двойная ионизация

Двойная ионизация — это процесс образования двухзарядных ионов при воздействии лазерного излучения на нейтральные атомы или молекулы. Двойная ионизация обычно менее вероятна, чем одноэлектронная ионизация . Различают два типа двойной ионизации: последовательную и непоследовательную.

Последовательная двойная ионизация

[ редактировать ]

Последовательная двойная ионизация — это процесс образования двухзарядных ионов, состоящий из двух актов одноэлектронной ионизации: первый электрон отрывается от нейтрального атома/молекулы (оставляя однозарядный ион в основном состоянии или возбужденном состоянии ) с последующим отрывом второго электрона от иона. [ 1 ]

Непоследовательная двойная ионизация

[ редактировать ]

Непоследовательная двойная ионизация — процесс, механизм которого отличается (во всех подробностях) от последовательного. Например, оба электрона покидают систему одновременно (как в атомах щелочноземельных металлов, см. ниже), освобождению второго электрона способствует первый электрон (как в атомах благородных газов, см. ниже) и т. д.

Явление непоследовательной двойной ионизации было экспериментально обнаружено Сураном и Запесочным для атомов щелочноземельных металлов еще в 1975 году. [ 2 ] Несмотря на обширные исследования, детали двойной ионизации в атомах щелочноземельных металлов остаются неизвестными. Предполагается, что двойная ионизация в этом случае реализуется переходами обоих электронов через спектр автоионизирующих состояний атома, расположенных между первым и вторым потенциалами ионизации . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

Непоследовательная двойная ионизация в атомах щелочноземельных металлов.

Для атомов благородных газов непоследовательную двойную ионизацию впервые наблюдал Л'Юйе . [ 9 ] [ 10 ]   Интерес к этому явлению быстро возрос после его повторного открытия. [ 11 ] [ 12 ] в инфракрасных полях и для более высоких интенсивностей. Также наблюдалась многократная ионизация. [ 13 ] [ 14 ]   Механизм непоследовательной двойной ионизации в атомах благородных газов отличается от такового в атомах щелочноземельных металлов. Для атомов благородных газов в инфракрасных лазерных полях после одноэлектронной ионизации освобожденный электрон может снова столкнуться. с родительским ионом. [ 15 ] [ 16 ] Этот электрон действует как «атомная антенна». [ 16 ] поглощая энергия лазерного поля между ионизацией и рестолкновением и помещая его в материнский ион. Неупругое рассеяние на родительский ион приводит к дальнейшему столкновительному возбуждению и/или ионизация. Этот механизм известен как трехступенчатая модель непоследовательной двойной ионизации, которая также тесно связана с трехступенчатой ​​моделью генерации высоких гармоник .

Динамика двойной ионизации в рамках трехступенчатой ​​модели сильно зависит от интенсивности лазерного поля. Максимальная энергия (в атомных единицах ), полученная повторно сталкивающимся электроном от лазерного поля, равна , [ 15 ] где - пондеромоторная энергия , – напряженность лазерного поля, а — частота лазера. Даже когда намного ниже потенциала ионизации эксперименты наблюдали коррелированную ионизацию. [ 13 ] [ 14 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]   В отличие от высоко- режим ( ) [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] в низко- режим ( ) помощь лазерного поля во время повторное столкновение жизненно важно.

Классический и квантовый анализ [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] из низко- режим демонстрирует следующие два способа выброса электронов после повторного столкновения: во-первых, два электрона могут быть освобождены с небольшой задержкой по времени по сравнению с четвертьпериодом возбуждающего лазерного поля. Во-вторых, временная задержка между выбросом первый и второй электрон имеют порядок четверти цикла движущего поля. В этих двух случаях электроны оказываются в разных квадрантах коррелированного спектра. Если в результате повторного столкновения электроны выбрасываются почти одновременно их параллельные импульсы имеют равные знаки, и оба электрона управляются лазерным полем в одном и том же направление к детектору [ 27 ] . Если после повторного столкновения электроны вылетают с существенной задержкой (четвертьпериодной или больше), они в конечном итоге движутся в противоположных направлениях. Эти два типа динамики дают совершенно разные коррелированные спектры (сравните экспериментальные результаты [ 13 ] [ 14 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] с . [ 22 ] [ 23 ]

См. также

[ редактировать ]

икона Физический портал
икона Научный портал

  1. ^ Делоне, Северная Каролина ; Крайнов, В.П. (2000). Многофотонные процессы в атомах . Спрингер. ISBN  3540646159 . , глава 8.
  2. ^ Suran, V. V.; Zapesochny, I. P. (1975). "Observation of Sr 2+ при многофотонной ионизации стронция». Т. Т. Физ. Письма . 1 (11): 420.
  3. ^ Ламбропулос, П.; Тан, X.; Агостини, П.; Петит, Г.; Л'Юлье, А. (1988). «Многофотонная спектроскопия дважды возбужденных, связанных и автоионизирующих состояний стронция». Физический обзор А. 38 (12): 6165–6179. Бибкод : 1988PhRvA..38.6165L . дои : 10.1103/PhysRevA.38.6165 . ПМИД   9900374 .
  4. ^ Бондарь, II; Суран, В.В. (1993). «Двухэлектронный механизм Ba 2+ Образование ионов при ионизации атомов Ва излучением YAG-лазера» . ЖЭТФ . 76 (3): 381. Бибкод : 1993ЖЭТФ...76..381Б . Архивировано из оригинала 21 декабря 2012.
  5. ^ Бондарь, II; Суран, В.В. (1998). «Резонансная структура образования двухзарядных ионов при лазерной диэлектронной ионизации атомов». Журнал экспериментальной и теоретической физики . 68 (11): 837. Бибкод : 1998JETPL..68..837B . дои : 10.1134/1.567802 . S2CID   120658599 .
  6. ^ Бондарь, II; Суран, В.В.; Дудич, М.И. (2000). «Резонансная структура при образовании двухзарядных ионов при многофотонной ионизации атомов Sr и Ba инфракрасным лазерным излучением». Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика . 33 (20): 4243. Бибкод : 2000JPhB...33.4243B . дои : 10.1088/0953-4075/33/20/304 . S2CID   250826815 .
  7. ^ Лионтос, И.; Боловинос, А.; Коэн, С.; Лирас, А. (2004). «Однократная и двойная ионизация магния посредством четырехфотонного возбуждения автоионизирующего состояния 3p^{2}^{1}S_{0}: экспериментальный и теоретический анализ». Физический обзор А. 70 (3): 033403. Бибкод : 2004PhRvA..70c3403L . дои : 10.1103/PhysRevA.70.033403 .
  8. ^ Лионтос, И.; Коэн, С.; Лирас, А. (2010). «Многофотонное производство Ca2+, происходящее до начала насыщения Ca+: является ли это отпечатком прямой двойной ионизации?» . Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика . 43 (9): 095602. Бибкод : 2010JPhB...43i5602L . дои : 10.1088/0953-4075/43/9/095602 . S2CID   119869086 .
  9. ^ л'Юлье, А.; Ломпре, Л.; Мейнфрей, Г.; Манус, К. (1982). «Многозарядные ионы, образующиеся в результате процессов многофотонного поглощения в континууме». Письма о физических отзывах . 48 (26): 1814. Бибкод : 1982PhRvL..48.1814L . doi : 10.1103/PhysRevLett.48.1814 .
  10. ^ л'Юлье, А.; Ломпре, Луизиана; Мейнфрей, Г.; Манус, К. (1983). «Многозарядные ионы, индуцированные многофотонным поглощением в инертных газах на длине волны 0,53 мкм». Физический обзор А. 27 (5): 2503. Бибкод : 1983PhRvA..27.2503L . дои : 10.1103/PhysRevA.27.2503 .
  11. ^ Уокер, Б.; Мевель, Э.; Ян, Б.; Брегер, П.; Шамбаре, Ж.; Антонетти, А.; Димауро, Л.; Агостини, П. (1993). «Двойная ионизация в пертурбативном и туннельном режимах». Физический обзор А. 48 (2): R894–R897. Бибкод : 1993PhRvA..48..894W . дои : 10.1103/PhysRevA.48.R894 . ПМИД   9909791 .
  12. ^ Уокер, Б.; Шихи, Б.; Димауро, Л.; Агостини, П.; Шафер, К.; Куландер, К. (1994). «Прецизионное измерение двойной ионизации гелия в сильном поле». Письма о физических отзывах . 73 (9): 1227–1230. Бибкод : 1994PhRvL..73.1227W . дои : 10.1103/PhysRevLett.73.1227 . ПМИД   10057657 .
  13. ^ Перейти обратно: а б с Руденко А.; Зрост, К.; Фейерштейн, Б.; Де Хесус, В.; Шретер, К.; Мошаммер, Р.; Ульрих, Дж. (2004). «Коррелированная многоэлектронная динамика при взаимодействии сверхбыстрых лазерных импульсов с атомами». Письма о физических отзывах . 93 (25): 253001. arXiv : физика/0408065 . Бибкод : 2004PhRvL..93y3001R . doi : 10.1103/PhysRevLett.93.253001 . ПМИД   15697894 . S2CID   40450686 .
  14. ^ Перейти обратно: а б с Зрост, К.; Руденко А.; Эрглер, Т.; Фейерштейн, Б.; Господи, ВЛБД; Шретер, CD; Мошаммер, Р.; Ульрих, Дж. (2006). «Многократная ионизация Ne и Ar интенсивными лазерными импульсами длительностью 25 фс: малоэлектронная динамика изучена с помощью спектроскопии ионного импульса». Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика . 39 (13): С371. Бибкод : 2006JPhB...39S.371Z . дои : 10.1088/0953-4075/39/13/S10 . S2CID   122414336 .
  15. ^ Перейти обратно: а б Коркум, П. (1993). «Плазменный взгляд на многофотонную ионизацию в сильном поле» . Письма о физических отзывах . 71 (13): 1994–1997. Бибкод : 1993PhRvL..71.1994C . doi : 10.1103/PhysRevLett.71.1994 . ПМИД   10054556 . S2CID   29947935 .
  16. ^ Перейти обратно: а б Кучиев, М.Ю. (1987). «Атомная антенна» . Письма ЖЭТФ . 45 : 404. Бибкод : 1987JETPL..45..404K . [ постоянная мертвая ссылка ]
  17. ^ Перейти обратно: а б Зейдлер, Д.; Штаудте, А.; Бардон, AB; Вильнев, DM; Дорнер, Р.; Коркум, ПБ (2005). «Управление динамикой аттосекундной двойной ионизации посредством молекулярного выравнивания» . Письма о физических отзывах . 95 (20): 203003. Бибкод : 2005PhRvL..95t3003Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.95.203003 . ПМИД   16384053 .
  18. ^ Перейти обратно: а б Векенброк, М.; Зейдлер, Д.; Штаудте, А.; Вебер, Т.; Шеффлер, М.; Меккель, М.; Каммер, С.; Смолярский, М.; Ягуцкий, О.; Бхардвадж, В.; Рейнер, Д.; Вильнев, Д.; Коркум, П.; Дорнер, Р. (2004). «Полностью дифференциальные скорости фемтосекундной многофотонной двойной ионизации неона» . Письма о физических отзывах . 92 (21): 213002. Бибкод : 2004PhRvL..92u3002W . doi : 10.1103/PhysRevLett.92.213002 . ПМИД   15245277 .
  19. ^ Перейти обратно: а б Лю, Ю.; Чуч, С.; Руденко А.; Дюрр, М.; Сигел, М.; Моргнер, У.; Мошаммер, Р.; Ульрих, Дж. (2008). «Двойная ионизация Ar в сильном поле ниже порога реколлизии» . Письма о физических отзывах . 101 (5): 053001. Бибкод : 2008PhRvL.101e3001L . doi : 10.1103/PhysRevLett.101.053001 . ПМИД   18764387 .
  20. ^ Юдин Г.; Иванов, М. (2001). «Физика коррелированной двойной ионизации атомов в интенсивных лазерных полях: предел квазистатического туннелирования» . Физический обзор А. 63 (3): 033404. Бибкод : 2001PhRvA..63c3404Y . дои : 10.1103/PhysRevA.63.033404 .
  21. ^ Беккер, А.; Фейсал, FHM (2005). «Теория S-матрицы многих тел в напряженном поле». Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика . 38 (3): Р1. Бибкод : 2005JPhB...38R...1B . дои : 10.1088/0953-4075/38/3/R01 . S2CID   14675241 .
  22. ^ Перейти обратно: а б Штаудте, А.; Руис, К.; Шеффлер, М.; Шёсслер, С.; Зейдлер, Д.; Вебер, Т.; Меккель, М.; Вильнев, Д.; Коркум, П.; Беккер, А.; Дорнер, Р. (2007). «Двойные и отдаточные столкновения при двойной ионизации гелия в сильном поле» . Письма о физических отзывах . 99 (26): 263002. Бибкод : 2007PhRvL..99z3002S . doi : 10.1103/PhysRevLett.99.263002 . ПМИД   18233574 .
  23. ^ Перейти обратно: а б Руденко А.; Де Хесус, В.; Эрглер, Т.; Зрост, К.; Фейерштейн, Б.; Шретер, К.; Мошаммер, Р.; Ульрих, Дж. (2007). «Коррелированные двухэлектронные спектры импульса для непоследовательной двойной ионизации He в сильном поле при длине волны 800 нм». Письма о физических отзывах . 99 (26): 263003. Бибкод : 2007PhRvL..99z3003R . doi : 10.1103/PhysRevLett.99.263003 . ПМИД   18233575 .
  24. ^ Хаан, С.; Брин, Л.; Карим, А.; Эберли, Дж. (2006). «Переменная временная задержка и обратный выброс в полномерном анализе двойной ионизации в сильном поле». Письма о физических отзывах . 97 (10): 103008. Бибкод : 2006PhRvL..97j3008H . doi : 10.1103/PhysRevLett.97.103008 . ПМИД   17025816 .
  25. ^ Прыгать.; Эберли, Дж. (2006). «Плоская теория непоследовательной тройной ионизации». Письма о физических отзывах . 97 (8): 083001. arXiv : физика/0605026 . Бибкод : 2006PhRvL..97h3001H . doi : 10.1103/PhysRevLett.97.083001 . ПМИД   17026298 . S2CID   8978621 .
  26. ^ Фигейра де Мориссон Фариа, К.; Лю, X.; Беккер, В. (2006). «Классические аспекты лазерно-индуцированной непоследовательной двойной ионизации выше и ниже порога». Журнал современной оптики . 53 (1–2): 193–206. Бибкод : 2006JMOp...53..193F . дои : 10.1080/09500340500227869 . S2CID   120011073 .
  27. ^ Бондарь, Д.; Лю, ВК; Иванов, М. (2009). «Двухэлектронная ионизация в сильных лазерных полях ниже порога интенсивности: признаки аттосекундного времени в коррелированных спектрах». Физический обзор А. 79 (2): 023417. arXiv : 0809.2630 . Бибкод : 2009PhRvA..79b3417B . дои : 10.1103/PhysRevA.79.023417 . S2CID   119275628 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 299acd1d76032037404261c24627f8f2__1707609780
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/29/f2/299acd1d76032037404261c24627f8f2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Double ionization - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)