Резонансная многофотонная ионизация
 | Эта статья имеет несколько вопросов. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудить эти вопросы на странице разговоров . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения )
|
Резонансная многофотонная ионизация ( Rempi -это метод, применяемый к спектроскопии атомов ) и мелких молекул . На практике настраиваемый лазер можно использовать для доступа к возбужденному промежуточному состоянию . Правила выбора , связанные с двумя фотонными или другими многофотонными фотоааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааа из правил выбора для одного перехода фотонного периода. Метод REMPI, как правило, включает в себя резонансное или множественное поглощение фотонов в электронно возбужденное промежуточное состояние, за которым следует другой фотон, который ионизирует атом или молекулу. Интенсивность света для достижения типичного многофотонного перехода, как правило, значительно больше, чем интенсивность света для достижения одного фотонного фотобсорбции. Из -за этого последующая фотоабсорбция часто очень вероятно. Ион и свободный электрон получат, если у фотонов достаточно энергии, чтобы превысить пороговую энергию ионизации системы. Во многих случаях Rempi предоставляет спектроскопическую информацию, которая может быть недоступна. Одно фотонные спектроскопические методы , например, вращательную структуру в молекулах легко видно с помощью этого метода.
Rempi обычно генерируется сфокусированной частотой, настраиваемой лазерной луч, образуя небольшую плазму. В Rempi первые М фотоны одновременно поглощаются атом или молекулой в образце, чтобы довести его в возбужденное состояние. Другие N фотонов поглощаются впоследствии, чтобы генерировать электронную и ионную пару. Так называемый M+N Rempi является нелинейным оптическим процессом, который может возникать только в фокусе лазерного пучка. Плазма небольшого объема образуется вблизи лазерной фокусной области. Если энергия М фотонов не соответствует каким-либо состоянию, переход с резонансным может произойти с энергетическим дефектом ΔE, однако, электрон вряд ли останется в этом состоянии. Для большого затухания он находится там только в течение времени Δt. Принцип неопределенности удовлетворен для ΔT, где ћ = H/2π, а H-постоянная Планка (6,6261 × 10^-34 J ∙ S). Такой переход и государства называются виртуальными, в отличие от реальных переходов к штатам с длительной жизнью. Реальная вероятность перехода на много порядков выше, чем виртуальный переход, который называется резонансным усиленным эффектом.
Райдберг заявляет
[ редактировать ]Эксперименты с высокой интенсивностью фотонов могут включать многофотонные процессы с поглощением целочисленных кратных энергии фотона. В экспериментах, которые связаны с многофотонным резонансом, промежуточное соединение часто является низменным государством Ридберга , а окончательное состояние часто является ионом. Начальное состояние системы, энергия фотонов, угловой импульс и другие правила отбора могут помочь в определении природы промежуточного состояния. Этот подход эксплуатируется в резонансной многофотонной ионизационной спектроскопии (REMPI). Техника широко используется как при атомной , так и в молекулярной спектроскопии. Преимущество техники REMPI заключается в том, что ионы могут быть обнаружены с практически полной эффективностью и даже временем, разрешенным для их массы . Также можно получить дополнительную информацию, проведя эксперименты, чтобы посмотреть на энергию освобожденного фотоэлектрона в этих экспериментах.
Микроволновое обнаружение
[ редактировать ]Когерентное микроволновое рассеяние от электронов в Rempy-индуцированных плазменных филаментах добавляет способность измерить селективно-ионизированные виды с высоким пространственным и временным разрешением, что позволяет не интрузивенно определять профили концентрации без использования физических зондов или электродов. Он был применен для обнаружения таких видов, как аргон, ксенон, оксид азота, угарный газ, атомный кислород и метильные радикалы как внутри закрытых клеток, так и атмосферного пламени. [ 1 ] [ 2 ] [ Необходимый источник необходимы ]]
Микроволновое обнаружение основано на гомодиновых или гетеродиновых технологиях. Они могут значительно повысить чувствительность обнаружения, подавляя шум и следить за производством и эволюцией субнасекундной плазмы. Метод обнаружения гомодинов смешивает обнаруженное микроволновое электрическое поле с собственным источником для получения сигнала, пропорционального продукту двух. Частота сигнала преобразуется из десятков Гигагерца в ниже одного Гигагерца, так что сигнал может быть усилен и наблюдается со стандартными электронными устройствами. Из -за высокой чувствительности, связанной с методом обнаружения гомодинов, отсутствия фонового шума в микроволновом режиме и способности стробирования времени обнаружения электроники синхронно с лазерным импульсом, очень высокие SNR возможны даже при микроволновых источниках Milliwatt. Эти высокие SNR позволяют временному поведению микроволнового сигнала в субнасекундной шкале времени. Таким образом, срок службы электронов в плазме может быть записана. Используя микроволновый циркулятор, был построен один микроволновый рог, который значительно упрощает экспериментальную установку.
Обнаружение в микроволновой области имеет многочисленные преимущества по сравнению с оптическим обнаружением. Используя гомодиновые или гетеродиновые технологии, может быть достигнуто электрическое поле, а не мощность, может быть достигнуто гораздо лучшее отторжение шума. В отличие от оптических гетеродиновых методов, выравнивание или сопоставление режима ссылки не требуется. Длинная длина волны микроволн приводит к эффективному когерентному рассеянию точков от плазмы в лазерном фокальном объеме, поэтому сопоставление фазы не имеет значения, а рассеяние в обратном направлении является сильным. Многие микроволновые фотоны могут быть разбросаны из одного электрона, поэтому амплитуда рассеяния может быть увеличена за счет увеличения мощности микроволнового передатчика. Низкая энергия микроволновых фотонов соответствует тысячам большего количества фотонов на единицу энергии, чем в видимой области, поэтому шум выстрела резко уменьшается. Для слабой ионизации, характерной для диагностики видов трассировки, измеренное электрическое поле является линейной функцией количества электронов, которое непосредственно пропорционально концентрации видов следов. Кроме того, в микроволновой спектральной области очень мало солнечного или другого естественного фонового излучения.
Смотрите также
[ редактировать ]- Ридбергская ионизационная спектроскопия
- Сравните с лазерной флуоресценцией (LIF)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Zhili Zhang, Mikhail N. Shneider, Sohail H. Zaidi, Richard B. Miles, «Эксперименты по микроволновому рассеянию Rempi в аргоне, ксеноне и оксиде азота», AIAA 2007-4375, Майами, Флорида
- ^ Dogoriu, A.; Майкл, Дж.; Stockman, E.; Майлз Р., «Обнаружение атомного кислорода с использованием радиолокационного rempi», на конференции по лазерам и электрооптике (CLEO)/Международной конференции по квантовой электронике (IQEC) (Оптическое Общество Америки, Вашингтон, округ Колумбия, 2009)
