Надпороговая ионизация

Ионизация большим количеством фотонов, чем требуется

Интегрированный по углу фотоэлектронный спектр, полученный в результате взаимодействия лазера с атомом водорода. Ось x обозначает кинетическую энергию электронов в эВ , а ось y — дифференциальную вероятность. На изображении видны первые три пика ионизации выше порога. ${\displaystyle E_{k}}$

В атомной, молекулярной и оптической физике надпороговая ионизация ( НПИ ) представляет собой многофотонный эффект, при котором атом ионизируется большим, чем энергетически необходимо, числом фотонов . ^[1] Впервые это явление наблюдалось в 1979 году Пьером Агостини и его коллегами в газе ксенон . ^[2]

Фотоэлектроны

В случае ATI пики фотоэлектронов должны появляться при

${\displaystyle E_{s}=(n+s)\hbar \omega -W,}$

где целое число n представляет собой минимальное число поглощенных фотонов, а целое число s представляет собой число дополнительных поглощенных фотонов. W — энергия ионизации , а — кинетическая энергия электронов пика, соответствующего s дополнительным поглощенным фотонам. ^[3] ${\displaystyle E_{s}}$

Структура

Обычно он имеет сильный максимум при минимальном количестве фотонов, необходимых для ионизации системы, с последовательными пиками (известными как пики ATI), разделенными энергией фотона и, таким образом, соответствующими большему количеству поглощенных фотонов. ^{[1] [4]}

В непертурбативном режиме связанные состояния одеваются электрическим полем, сдвигая энергию ионизации. Если пондеромоторная энергия поля больше энергии фотона , то первый пик исчезает. ^[3] ${\displaystyle \omega }$

Особенности сверхкоротких импульсов

Высокоинтенсивные сверхкороткие импульсные лазеры могут создавать особенности ATI с 20 и более пиками. ^[5] Фотоэлектронный спектр энергий электронов является непрерывным, поскольку реальные источники света содержат разброс энергий.

Ссылки

1. Parker, Jonathan; Clark, Charles W. (1 февраля 1996 г.). "Исследование теории конечного состояния плоской волны для ионизации выше порога и генерации гармоник". Журнал оптического общества Америки B . 13 (2): 371. Bibcode :1996JOSAB..13..371P. doi :10.1364/JOSAB.13.000371.
2. Башканский, М.; Баксбаум, П.; Шумахер, Д. (13 июня 1988 г.). «Асимметрии в ионизации выше порога». Physical Review Letters . 60 (24): 2458–2461. Bibcode :1988PhRvL..60.2458B. doi :10.1103/PhysRevLett.60.2458. PMID  10038359.
   • Agostini, P.; Fabre, F.; Mainfray, G.; Petite, G.; Rahman, N. (23 апреля 1979 г.). «Свободно-свободные переходы после шестифотонной ионизации атомов ксенона». Physical Review Letters . 42 (17): 1127–1130. Bibcode :1979PhRvL..42.1127A. doi : 10.1103/PhysRevLett.42.1127 .Оригинальная статья об открытии
3. Gordon WF Drake, ed. (2006). Springer handbook of atomic, molecular, and optical physics (Updated and extended ed.). Нью-Йорк: Springer Science+Business Media. ISBN 0-387-20802-X.
4. Cormier, E; Lambropoulos, P (14 мая 1996 г.). «Оптимальная калибровка и калибровочная инвариантность в непертурбативном зависящем от времени расчете ионизации выше порога». Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics . 29 (9): 1667–1680. Bibcode : 1996JPhB...29.1667C. doi : 10.1088/0953-4075/29/9/013. S2CID  250907316.
5. Cormier, E; Lambropoulos, P (14 января 1997 г.). «Спектр ионизации водорода выше порога с использованием функций B-сплайна». Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics . 30 (1): 77–91. Bibcode : 1997JPhB...30...77C. doi : 10.1088/0953-4075/30/1/010. S2CID  250843543.

Внешние ссылки

• Спектры фотоэлектронов надпороговой ионизации