Ionlanish

Ionlanish - bu atom yoki molekulaning elektron olish yoki yo'qotish orqali manfiy yoki musbat zaryadga ega bo'lish jarayonidir. Ko'pincha, boshqa kimyoviy o'zgarishlar bilan birga. Olingan elektr zaryadlangan atom yoki molekula ion deyiladi. Ionlanish subatomik zarralar bilan to'qnashuvdan keyin elektronni yo'qotish, boshqa atomlar, molekulalar va ionlar bilan to'qnashuv yoki elektromagnit nurlanish bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida yuzaga kelishi mumkin. Geterolitik bog'lanishning ajralishi va geterolitik o'rnini bosish reaksiyalari natijasida ion juftlari paydo bo'lishi mumkin. Ionizatsiya ichki konversiya jarayoni orqali radioaktiv parchalanish orqali sodir bo'lishi mumkin, bunda qo'zg'atilgan yadro o'z energiyasini ichki qobiq elektronlaridan biriga o'tkazadi va bu uning chiqarilishiga olib keladi.

Foydalaniladi tahrir

Gazni ionlashning kundalik misollari, masalan, lyuminestsent chiroq yoki boshqa elektr lampalarida. Bundan tashqari, u Geiger-Myuller hisoblagichi yoki ionlash kamerasi kabi radiatsiya detektorlarida ham qo'llaniladi. Ionlash jarayoni fundamental fanda (masalan, mass-spektrometriya) va sanoatda (masalan, radiatsiya terapiyasi) turli jihozlarda keng qo'llaniladi.

Ionlarni ishlab chiqarish tahrir

Ikki elektrod o'rtasida hosil bo'lgan elektr maydonida ko'chki effekti. Dastlabki ionlanish hodisasi bitta elektronni chiqaradi va har bir keyingi to'qnashuv yana bir elektronni chiqaradi, shuning uchun har bir to'qnashuvdan ikkita elektron paydo bo'ladi: ionlashtiruvchi elektron va bo'shatilgan elektron.

Salbiy zaryadlangan ionlar erkin elektron atom bilan to'qnashganda hosil bo'ladi va keyinchalik elektr potentsial to'sig'i ichida qolib, ortiqcha energiyani chiqaradi. Jarayon elektron tutib ionlash deb nomlanadi.

Ijobiy zaryadlangan ionlar zaryadlangan zarralar (masalan, ionlar, elektronlar yoki pozitronlar) yoki fotonlar bilan to'qnashuvda energiya miqdorini bog'langan elektronga o'tkazish orqali hosil bo'ladi. Kerakli energiyaning chegara miqdori ionlanish potentsiali deb nomlanadi. Bunday to'qnashuvlarni o'rganish fizikaning hal qilinmagan asosiy muammolaridan biri bo'lgan oz sonli jismlar muammosi uchun fundamental ahamiyatga ega. Kinematik jihatdan tugallangan tajribalar^[1], ya'ni barcha to'qnashuv bo'laklarining to'liq impuls vektori (tarqalgan snaryad, orqaga qaytuvchi nishon-ion va chiqarib yuborilgan elektron) aniqlangan tajribalar kam sonli to'qnashuvlarni nazariy tushunishda katta yutuqlarga erishdi. - so'nggi yillarda tanadagi muammo.

Atom barqarorlashuvi tahrir

Atomlarning MPI tezligini hisoblashda faqat kontinuum holatlariga o'tish hisobga olinadi. Agar asosiy holat va ba'zi hayajonlangan holatlar o'rtasida multifotonli rezonans bo'lmasa, bunday yaqinlashish maqbuldir. Biroq, impulsli lazerlar bilan o'zaro ta'sir qilishning haqiqiy holatida, lazer intensivligining evolyutsiyasi jarayonida, erning har xil Stark siljishi va qo'zg'atilgan holatlar tufayli, ba'zi bir hayajonlangan holat asosiy holat bilan multifotonli rezonansga kirishi mumkin. Kiyingan atom rasm ichida, zamin davlat tomonidan kiyingan $m$ fotonlar va rezonans holati rezonans intensivligida chetlab o'tishdan o'tadi $I_{r}$ . Minimal masofa, $V_{m}$ , chetlab o'tishda umumiy Rabi chastotasiga proportsionaldir, $\Gamma (t)=\Gamma _{m}I(t)^{m/2}$ ikki davlatni birlashtiradi. Story va boshqalarga ko'ra,^[2] asosiy holatda qolish ehtimoli, $P_{g}$ , tomonidan berilgan

P_{g}=\exp \left(-{\frac {2\pi W_{m}^{2}}{\mathrm {d} W/\mathrm {d} t}}\right)

qayerda $W$ ikki kiyingan davlat o'rtasidagi vaqtga bog'liq energiya farqidir. Qisqa impuls bilan o'zaro ta'sirda, agar dinamik rezonansga pulsning ko'tarilgan yoki pasaygan qismida erishilsa, populyatsiya deyarli asosiy holatda qoladi va multifoton rezonanslarning ta'sirini e'tiborsiz qoldirishi mumkin. Biroq, agar davlatlar pulsning eng yuqori cho'qqisida rezonansga kirsa, qaerda $\mathrm {d} W/\mathrm {d} t=0$ , keyin hayajonlangan davlat to'ldiriladi. To'ldirilgandan so'ng, qo'zg'atilgan holatning ionlanish potentsiali kichik bo'lganligi sababli, elektron bir zumda ionlanishi kutiladi.

1992-yilda de Bur va Myuller^[3] qisqa lazer impulslariga duchor bo'lgan Xe atomlari juda qo'zg'aluvchan 4f, 5f va 6f holatlarida omon qolishi mumkinligini ko'rsatdi. Ushbu holatlar lazer impulsining ko'tarilgan qismi paytida darajalarning ko'p fotonli rezonansga dinamik Stark siljishidan hayajonlangan deb hisoblangan. Lazer pulsining keyingi evolyutsiyasi bu holatlarni to'liq ionlashtirmadi va orqada ba'zi yuqori qo'zg'aluvchan atomlarni qoldirdi. Biz bu hodisani "aholi tuzog'i" deb ataymiz.

+++ Lambda tipidagi populyatsiyani tutishning sxematik taqdimoti. G - atomning asosiy holati. 1 va 2 ikkita degenerativ qo'zg'aluvchan holatdir. Populyatsiya multifoton rezonansi tufayli shtatlarga ko'chirilgandan so'ng, bu holatlar c kontinuum orqali bog'lanadi va populyatsiya bu holatlarning superpozitsiyasida tuzoqqa tushadi.

Ketma-ket bo'lmagan ko'p ionlanish tahrir

Kuchli lazer maydonlari taʼsirida atomlarning ketma-ket boʻlmagan ionlashuvi (NSI) hodisasi 1983-yildan beri koʻplab nazariy va eksperimental tadqiqotlar mavzusi boʻlib kelgan. Kashshof ish L'Huillier va boshqalar tomonidan Xe ²⁺ ion signaliga nisbatan intensivlik egri chizig'idagi "tizza" tuzilishini kuzatish bilan boshlandi.^[4] Eksperimental nuqtai nazardan, NS qo'sh ionlashuvi ikki marta zaryadlangan ionlarning hosil bo'lish tezligini bir zaryadlangan ionning to'yinganlik intensivligidan past bo'lgan intensivliklarda katta omilga oshiradigan jarayonlarni anglatadi. Aksincha, ko'pchilik NSI ni ikkita elektron deyarli bir vaqtning o'zida ionlanadigan jarayon sifatida belgilashni afzal ko'radi. Bu ta'rif ketma-ket kanaldan tashqari shuni anglatadi $A+L->A^{+}+L->A^{++}$ boshqa kanal bor $A+L->A^{++}$ pastroq intensivlikda ikki marta zaryadlangan ionlarni ishlab chiqarishga asosiy hissa qo'shadi. Argonning 1 bilan o'zaro ta'sirida uch NSI ning birinchi kuzatuvi mkm lazer Augst va boshqalar tomonidan xabar qilingan.^[5] Keyinchalik, barcha noyob gaz atomlarining NSI ni muntazam ravishda o'rganib, Xe ning to'rt martalik NSI kuzatildi.^[6] Ushbu tadqiqotning eng muhim xulosasi NSI ning har qanday zaryad holatiga tezligi va tunnel ionlash tezligi (ADK formulasi bo'yicha bashorat qilingan) oldingi zaryad holatlariga nisbatan quyidagi munosabatni kuzatish edi;

W_{NS}(A^{n+})=\sum _{i=1}^{n-1}\alpha _{n}\left(\lambda \right)W_{ADK}\left(A^{i+}\right)

qayerda $W_{ADK}\left(A^{i+}\right)$ - i zaryad holatiga kvazistatik tunnel o'tish tezligi va $\alpha _{n}(\lambda )$ lazerning to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lgan ba'zi konstantalardir (lekin pulsning davomiyligiga emas).

Elektron tarqalish modeli mustaqil ravishda Kuchiev,^[7] Schafer va boshqalar,^[8] Korkum,^[9] Bekker va Faysal^[10] va Faysal va Bekker tomonidan ishlab chiqilgan.^[11] Modelning asosiy xususiyatlarini Corkum versiyasidan osongina tushunish mumkin. Korkum modeli NS ionlanishini elektronning tunnel ionlanishi jarayoni sifatida tasvirlaydi. Keyin elektron yadro yadrosidan uzoqda tezlashtirilgan lazer maydoni bilan o'zaro ta'sir qiladi. Agar elektron maydonning tegishli fazasida ionlangan bo'lsa, u yarim tsikldan keyin qolgan ion pozitsiyasidan o'tadi va u erda elektron ta'sirida qo'shimcha elektronni ozod qilishi mumkin. Vaqtning faqat yarmi elektron tegishli faza bilan chiqariladi, qolgan yarmi esa hech qachon yadro yadrosiga qaytmaydi. Qaytgan elektron ega bo'lishi mumkin bo'lgan maksimal kinetik energiya ponderomotiv potentsialdan 3,17 marta ko'pdir ( $U_{p}$ ) lazer. Korkum modeli minimal intensivlikka cheklov chegarasini qo'yadi ( $U_{p}$ intensivlikka proportsionaldir) bu erda qayta sochilish natijasida ionlanish sodir bo'lishi mumkin.

Dissotsiatsiya - farqlash tahrir

Modda ionlar hosil qilmasdan ajralishi mumkin. Misol tariqasida, stol shakarining molekulalari suvda ajraladi (shakar eriydi), lekin buzilmagan neytral mavjudotlar sifatida mavjud. Yana bir nozik hodisa - natriy xloridning (osh tuzi) natriy va xlor ionlariga ajralishi. Garchi bu ionlanish holati kabi ko'rinishi mumkin bo'lsa-da, aslida ionlar kristall panjara ichida allaqachon mavjud. Tuz dissotsilanganda, uning tarkibidagi ionlar oddiygina suv molekulalari bilan o'ralgan va ularning ta'siri ko'rinadi (masalan, eritma elektrolitik bo'ladi). Biroq, elektronlarning ko'chishi yoki joy almashishi sodir bo'lmaydi.Andoza:Table of phase transitions

Manbalar tahrir

↑ Schulz, Michael (2003). „Three-Dimensional Imaging of Atomic Four-Body Processes“. Nature. 422-jild, № 6927. 48–51-bet. Bibcode:2003Natur.422...48S. doi:10.1038/nature01415. PMID 12621427.
↑ Story, J.; Duncan, D.; Gallagher, T. (1994). „Landau-Zener treatment of intensity-tuned multiphoton resonances of potassium“. Physical Review A. 50-jild, № 2. 1607–1617-bet. Bibcode:1994PhRvA..50.1607S. doi:10.1103/PhysRevA.50.1607. ISSN 1050-2947. PMID 9911054.
↑ De Boer, M.; Muller, H. (1992). „Observation of large populations in excited states after short-pulse multiphoton ionization“. Physical Review Letters. 68-jild, № 18. 2747–2750-bet. Bibcode:1992PhRvL..68.2747D. doi:10.1103/PhysRevLett.68.2747. PMID 10045482.
↑ L’Huillier, A.; Lompre, L. A.; Mainfray, G.; Manus, C. (1983). „Multiply charged ions induced by multiphoton absorption in rare gases at 0.53 μm“. Physical Review A. 27-jild, № 5. 2503-bet. Bibcode:1983PhRvA..27.2503L. doi:10.1103/PhysRevA.27.2503.
↑ Augst, S.; Talebpour, A.; Chin, S. L.; Beaudoin, Y.; Chaker, M. (1995). „Nonsequential triple ionization of argon atoms in a high-intensity laser field“. Physical Review A. 52-jild, № 2. R917–R919-bet. Bibcode:1995PhRvA..52..917A. doi:10.1103/PhysRevA.52.R917. PMID 9912436.
↑ Larochelle, S.; Talebpour, A.; Chin, S. L. (1998). „Non-sequential multiple ionization of rare gas atoms in a Ti:Sapphire laser field“. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 31-jild, № 6. 1201-bet. Bibcode:1998JPhB...31.1201L. doi:10.1088/0953-4075/31/6/008.
↑ [1]Kuchiev, M. Yu (1987). „Atomic antenna“. Soviet Phys. JETP Lett. 45-jild. 404–406-bet.
↑ Schafer, K. J.; Yang, B.; DiMauro, L.F.; Kulander, K.C. (1992). „Above threshold ionization beyond the high harmonic cutoff“. Physical Review Letters. 70-jild, № 11. 1599–1602-bet. Bibcode:1993PhRvL..70.1599S. doi:10.1103/PhysRevLett.70.1599. PMID 10053336.
↑ Corkum, P. B. (1993). „Plasma perspective on strong field multiphoton ionization“. Physical Review Letters. 71-jild, № 13. 1994–1997-bet. Bibcode:1993PhRvL..71.1994C. doi:10.1103/PhysRevLett.71.1994. PMID 10054556.
↑ Becker, Andreas; Faisal, Farhad H M (1996). „Mechanism of laser-induced double ionization of helium“. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 29-jild, № 6. L197–L202-bet. Bibcode:1996JPhB...29L.197B. doi:10.1088/0953-4075/29/6/005. ISSN 0953-4075.
↑ [2]Faisal, F. H. M.; Becker, A. (1997). „Nonsequential double ionization: Mechanism and model formula“. Laser Phys. 7-jild. 684-bet.

[schulz-1] Schulz, Michael (2003). „Three-Dimensional Imaging of Atomic Four-Body Processes“. Nature. 422-jild, № 6927. 48–51-bet. Bibcode:2003Natur.422...48S. doi:10.1038/nature01415. PMID 12621427.

[StoryDuncan1994-2] Story, J.; Duncan, D.; Gallagher, T. (1994). „Landau-Zener treatment of intensity-tuned multiphoton resonances of potassium“. Physical Review A. 50-jild, № 2. 1607–1617-bet. Bibcode:1994PhRvA..50.1607S. doi:10.1103/PhysRevA.50.1607. ISSN 1050-2947. PMID 9911054.

[3] De Boer, M.; Muller, H. (1992). „Observation of large populations in excited states after short-pulse multiphoton ionization“. Physical Review Letters. 68-jild, № 18. 2747–2750-bet. Bibcode:1992PhRvL..68.2747D. doi:10.1103/PhysRevLett.68.2747. PMID 10045482.

[4] L’Huillier, A.; Lompre, L. A.; Mainfray, G.; Manus, C. (1983). „Multiply charged ions induced by multiphoton absorption in rare gases at 0.53 μm“. Physical Review A. 27-jild, № 5. 2503-bet. Bibcode:1983PhRvA..27.2503L. doi:10.1103/PhysRevA.27.2503.

[5] Augst, S.; Talebpour, A.; Chin, S. L.; Beaudoin, Y.; Chaker, M. (1995). „Nonsequential triple ionization of argon atoms in a high-intensity laser field“. Physical Review A. 52-jild, № 2. R917–R919-bet. Bibcode:1995PhRvA..52..917A. doi:10.1103/PhysRevA.52.R917. PMID 9912436.

[6] Larochelle, S.; Talebpour, A.; Chin, S. L. (1998). „Non-sequential multiple ionization of rare gas atoms in a Ti:Sapphire laser field“. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 31-jild, № 6. 1201-bet. Bibcode:1998JPhB...31.1201L. doi:10.1088/0953-4075/31/6/008.

[7] [1]Kuchiev, M. Yu (1987). „Atomic antenna“. Soviet Phys. JETP Lett. 45-jild. 404–406-bet.

[8] Schafer, K. J.; Yang, B.; DiMauro, L.F.; Kulander, K.C. (1992). „Above threshold ionization beyond the high harmonic cutoff“. Physical Review Letters. 70-jild, № 11. 1599–1602-bet. Bibcode:1993PhRvL..70.1599S. doi:10.1103/PhysRevLett.70.1599. PMID 10053336.

[9] Corkum, P. B. (1993). „Plasma perspective on strong field multiphoton ionization“. Physical Review Letters. 71-jild, № 13. 1994–1997-bet. Bibcode:1993PhRvL..71.1994C. doi:10.1103/PhysRevLett.71.1994. PMID 10054556.

[BeckerFaisal1996-10] Becker, Andreas; Faisal, Farhad H M (1996). „Mechanism of laser-induced double ionization of helium“. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 29-jild, № 6. L197–L202-bet. Bibcode:1996JPhB...29L.197B. doi:10.1088/0953-4075/29/6/005. ISSN 0953-4075.

[11] [2]Faisal, F. H. M.; Becker, A. (1997). „Nonsequential double ionization: Mechanism and model formula“. Laser Phys. 7-jild. 684-bet.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]