Двухступенчатая фотоионизация

Двухступенчатая фотоионизация является атомным аналогом селективной двухфотонной диссоциации. Этот процесс широко использовался при лазерном разделении изотопов в парах атомов. На рис. 1 приведены несколько возможных схем селективной двухступенчатой фотоионизации. Все процессы изотопически селективны в первом переходе, когда излучение точно настроено на линию поглощения только одного изотопа.

На рис. 1а показан переход при резонансной двухступенчатой фотоионизации, включающий резонансное селективное поглощение излучения частотой v₁, и последующее поглощение излучения частотой v₂, вызывающее ионизацию. Отметим, что при v₁ = v₂ наблюдается частный случай резонансной двухступенчатой фотоионизации. Применение этого простого метода к конкретным атомным системам ограничивается условием E_иониз ≤ (hv₁ + hv₂).

Резонансная трёхступенчатая фотоионизация (рис. 1б) может применяться для атомов с большими потенциалами ионизации. Поперечное сечение трёхступенчатой ионизации выражается в виде σ_I ∼ I(v₁)I(v₂)I(v₃).

Если первый фотон вызывает заселение атомного уровня, расположенного в пределах интервала ≃kT энергии ионизации (рис. 1в), то ионизация возникает при соударении. Другими словами, переход в континуум может быть вызван ИК- или СВЧ-фотонами.

Эффективная ионизация осуществляется при возбуждении до автоионизационного состояния (рис. 1г). Автоионизационный уровень обычно связан с нижним уровнем сильным разрешённым переходом, что позволяет осуществлять эффективное возбуждение и обеспечивает резкое увеличение сечения фотоионизации.