Ionização dupla - Double ionization

A ionização dupla é um processo de formação de íons duplamente carregados quando a radiação laser é exercida sobre átomos ou moléculas neutras. A ionização dupla é geralmente menos provável do que a ionização de um único elétron . Distinguem-se dois tipos de ionização dupla: sequencial e não sequencial.

Ionização dupla sequencial

Ionização dupla sequencial é um processo de formação de íons duplamente carregados que consiste em dois eventos de ionização de um único elétron: o primeiro elétron é removido de um átomo / molécula neutra (deixando um íon com carga única no estado fundamental ou excitado ) seguido pelo desprendimento do segundo elétron do íon.

Ionização dupla não sequencial

A ionização dupla não sequencial é um processo cujo mecanismo difere (em qualquer detalhe) do sequencial. Por exemplo, ambos os elétrons deixam o sistema simultaneamente (como em átomos alcalino-terrosos, veja abaixo), a liberação do segundo elétron é assistida pelo primeiro elétron (como em átomos de gás nobres, veja abaixo), etc.

O fenômeno da ionização dupla não sequencial foi experimentalmente descoberto por Suran e Zapesochny para átomos alcalino-terrosos já em 1975. Apesar de extensos estudos, os detalhes da ionização dupla em átomos alcalino-terrosos permanecem desconhecidos. Supõe-se que a ionização dupla, neste caso, é realizada por transições de ambos os elétrons através do espectro de estados atômicos autoionizantes , localizados entre o primeiro e o segundo potenciais de ionização .

Ionização dupla não sequencial em átomos alcalino-terrosos

Para átomos de gases nobres , a ionização dupla não sequencial foi observada pela primeira vez por L'Huillier . O interesse por este fenômeno cresceu rapidamente após sua redescoberta nos campos infravermelhos e para intensidades mais altas. Ionização múltipla também foi observada. O mecanismo de ionização dupla não sequencial em átomos de gases nobres difere daquele em átomos alcalino-terrosos. Para átomos de gás nobre em campos de laser infravermelho, após a ionização de um elétron, o elétron liberado pode se recuperar com o íon pai. Este elétron atua como uma "antena atômica", absorvendo a energia do campo do laser entre a ionização e a recolisão e depositando-a no íon original. O espalhamento inelástico no íon parental resulta em mais excitação colisional e / ou ionização. Este mecanismo é conhecido como o modelo de três etapas de ionização dupla não sequencial, que também está intimamente relacionado ao modelo de três etapas de geração de alta harmônica .

A dinâmica da ionização dupla dentro do modelo de três etapas depende fortemente da intensidade do campo do laser. A energia máxima (em unidades atômicas ) ganha pelo elétron em recuperação do campo do laser é , onde está a energia ponderomotriz , é a força do campo do laser e é a frequência do laser. Mesmo quando está muito abaixo do potencial de ionização, os experimentos observaram ionização correlacionada. Ao contrário do regime alto ( ) no regime baixo ( ), a assistência do campo do laser durante a recolisão é vital. ${\ displaystyle \ sim 3.2U_ {p}}$${\ displaystyle U_ {p} = {\ frac {F ^ {2}} {4 \ omega ^ {2}}}}$${\ displaystyle F}$${\ displaystyle \ omega}$${\ displaystyle 3.2U_ {p}}$ ${\ displaystyle I_ {p}}$${\ displaystyle U_ {p}}$${\ displaystyle 3.2U_ {p}> I_ {p}}$${\ displaystyle U_ {p}}$${\ displaystyle 3.2U_ {p} <I_ {p}}$

A análise clássica e quântica do regime baixo demonstra as seguintes duas formas de ejeção de elétrons após a recolisão: Primeiro, os dois elétrons podem ser liberados com pouco atraso em comparação com o quarto de ciclo do campo de laser propulsor. Em segundo lugar, o atraso de tempo entre a ejeção do primeiro e do segundo elétron é da ordem de um quarto de ciclo do campo de direção. Nestes dois casos, os elétrons aparecem em quadrantes diferentes do espectro correlacionado. Se após a recolisão, os elétrons são ejetados quase simultaneamente, seus momentos paralelos têm sinais iguais e ambos os elétrons são conduzidos pelo campo de laser na mesma direção em direção ao detector. Se após a recolisão, os elétrons são ejetados com um atraso substancial (um quarto de ciclo ou mais), eles acabam indo em direções opostas. Esses dois tipos de dinâmica produzem espectros correlacionados distintamente diferentes (compare os resultados experimentais com. ${\ displaystyle U_ {p}}$

Veja também

• Lista de artigos de laser
• Óptica não linear
• Fotoionização
• Ionizacao
• Geração de alta harmônica
• Acima do limiar de ionização

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Referências