Ionización multifotónica

La ionización multifotónica  es el proceso de ionización de un átomo , molécula o ion en el campo de una onda electromagnética por absorción de dos o más fotones . Es un caso especial de absorción multifotónica .

La ionización multifotónica es un caso límite particular de un proceso de ionización más general en un campo alterno (el caso límite inverso, donde la dependencia del tiempo del campo externo puede despreciarse, es la ionización de efecto túnel ).

Física del fenómeno

Una condición necesaria para observar la ionización multifotónica es el cumplimiento de la condición , donde  es la energía fotónica (  es la frecuencia de la radiación electromagnética),  es la energía de ionización (  es el potencial de ionización ). Al mismo tiempo, la energía total de los fotones absorbidos (  es el número de fotones absorbidos en un evento elemental) debe ser mayor que la energía de ionización.

La probabilidad de ionización depende de la intensidad de la radiación y está relacionada con ella por una ley de potencia:

Por lo tanto, la ionización multifotónica es un proceso no lineal con respecto a la intensidad de la radiación. La constante depende del tipo de átomo ionizado, así como de la frecuencia y polarización (para moléculas no esféricas) de la radiación. La dependencia se caracteriza por la presencia de resonancias asociadas a la coincidencia de la frecuencia de radiación con una de las transiciones en el espectro de un átomo o molécula (en un campo fuerte también hay que tener en cuenta el efecto Stark ).

La ionización multifotónica, en términos generales, no es un efecto de umbral, es decir, en principio, se puede observar a intensidades de radiación arbitrariamente bajas. En la práctica, sin embargo, la observación experimental del efecto requiere intensidades relativamente altas, alcanzables sólo con el uso de láseres . Además, la ionización multifotónica solo se puede obtener en gases enrarecidos. En gases densos (a presiones superiores a unos pocos torrs ), domina la ionización de avalancha .

Aplicación

El proceso de ionización multifotónica subyace en el método de espectroscopia de resonancia multifotónica , que se caracteriza por un alto grado de selectividad de frecuencia y una alta eficiencia de detección.

Literatura