موضوع مقاله: یونیزاسیون چندفوتونی با تقویت تشدیدی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # یونیزاسیون چندفوتونی با تقویت تشدیدی | مقدمه: در عمل، می‌توان از یک لیزر قابل تنطیم برای دسترسی به یک حالت میانی برانگیخته استفاده کرد. | ## بخش 1: یونیزاسیون چندفوتونی با تقویت تشدیدی | قوانین انتخاب مرتبط با جذب دو فوتونی یا دیگر جذب‌های چند فوتونی با قوانین انتخاب برای انتقال تک فوتونی متفاوت است. تکنیک REMPI معمولاً شامل یک یا چند جذب فوتون تشدیدی به یک حالت میانی برانگیخته الکترونی است که به دنبال آن فوتون دیگری اتم یا مولکول را یونیزه می‌کند. شدت نور لازم برای انجام یک انتقال چند فوتونی معمولاً به‌طور قابل توجهی بیشتر از شدت نور جذب تک فوتونی است. اگر فوتون‌ها انرژی کافی برای عبور از آستانه یونیزاسیون سیستم منتقل کنند، یک یون و یک الکترون آزاد حاصل خواهد شد. در بسیاری از موارد، REMPI اطلاعات طیف‌سنجی‌ای را ارایه می‌دهد که ممکن است از روش‌های طیف‌سنجی تک فوتونی در دسترس نباشد. یونیزاسیون چند فوتونی با تقویت تشدیدی(REMPI) معمولا با استفاده از یک پرتو لیزری قابل تنظیم با فرکانس متمرکز تولید می‌شود تا یک پلاسمای حجمی کوچک ایجاد کند. در این فرایند، ابتدا m فوتون به‌طور همزمان توسط یک انم یا مولکول در نمونه جذب می‌شود تا آن را به یک حالت برانگیخته برساند. فرایند موسوم به REMPI n+m یک فرایند نوری غیر خطی است که تنها در محدوده فوکوس پرتو لیزر رخ می‌دهد. اگر انرژی فوتون‌های m با هیچ حالتی تطابق نداشته باشد، یک انتقال غیر تشدیدی می‌تواند با نقص انرژی ΔE رخ دهد. احتمال انتقال واقعی چندین مرتبه بزرگ‌تر از احتمال انتقال مجازی است، که این اثر به عنوان اثر تقویت تشدیدی شناخته می‌شود. | ## بخش 2: یونیزاسیون چندفوتونی با تقویت تشدیدی | حالت‌های ریدبرگ آزمایش‌هایی با شدت بالای فوتون می‌توانند شامل فرآیندهای چندفوتونی باشند که در آن‌ها مضارب صحیحی از انرژی فوتون جذب می‌شود. در آزمایش‌هایی که تشدید چند فوتونی رخ می‌دهد، حالت میانی اغلب یک حالت ریدبرگ با انرژی پایین است، و حالت نهایی معمولاً به یک یون منجر می‌شود. حالت اولیه سیستم، انرژیِ فوتون، تکانه زاویه‌ای و دیگر قوانین انتخاب می‌توانند به تعیین ماهیت حالت میانی کمک کنند. این رویکرد در طیف‌سنجی یونیزاسیون چندفوتونی با تقویت تشدیدی (REMPI) به کار گرفته می‌شود. یکی از مزایای تکنیک REMPI این است که یون‌ها تقریبا با کارایی کامل قابل شناسایی هستند و حتی می‌توان زمان آن‌ها را برای تحلیل جرم نیز ثبت کرد. علاوه بر این، امکان کسب اطلاعات اضافی از طریق آنجا آزمایش‌هایی برای بررسی الکترون آزاد شده در این فرایندها نیز وجود دارد. آشکارسازی مایکروویو پراکندگی مایکروویو منسجم از الکترون‌ها در رشته‌های پلاسمای ایجاد شده توسط REMPI این قابلیت را اضافه می‌کند که گونه‌های یونیزه شده به صورت انتخابی با وضوح بالای مکانی و زمانی اندازه‌گیری شوند. این روش امکان تعیین غیر داخلی و بدون دخالت مستقیم پروفایل‌های غلظت را فراهم می‌کند، بدون نیاز به استفاده از کاوشگرهای فیزیکی یا الکترودها. ان روش برای شناسایی گونه‌هایی مانند آرگون، زنون، نیتریک اکسید، مونوکسید کربن، اکسیژن اتمی و رادیکال‌های متیل به کار رفته است. این فناوری‌ها با کاهش نویز به‌طور قابل‌توجهی حساسیت آشکارسازی را افزایش می‌دهند و امکان دنبال کردن تولید و تحول پلاسما در مقیاس زمانی زیر نانوثانیه را فراهم می‌کنند. | ## بخش 3: یونیزاسیون چندفوتونی با تقویت تشدیدی | روش آشکارسازی هموداین میدان الکتریکی مایکروویو آشکارشده را با منبع خودش ترکیب می‌کند تا سیگنالی متناسب با حاصل ضرب این دو ایجاد کند. فرکانس سیگنال از ده‌ها گیگاهرتز به کمتر از یک گیگاهرتز کاهش داده می‌شود تا بتوان سیگنال را تقویت و با استفاده از دستگاه‌های الکترونیکی استاندارد مشاهده کرد. این نسبت‌های بالای سیگنال به نویز اجازه می‌دهد رفتار زمانی سیگنال مایکروویو در مقیاس زمانی زیر چند نانو ثانیه دنبال شود. با استفاده از فناوری‌های هموداین یا هترداین، به جای توان، میدان الکتریکی آشکارسازی می‌شود که امکان رد نویز بسیار بهتری را فراهم می‌کند. طول موج بلند مایکروویوها منجر به پراکندگی منسجم نقطه‌ای مؤثر از پلاسما در حجم کانونی لیزر می‌شود، بنابراین تطابق فاز اهمیت چندانی مدارد و پراکندگی در جهت عقب بسیار قوی است. مایکروویوهای زیادی می‌توانند از یک الکترون پراکنده شوند، بنابراین دامنه پراکندگی را می‌توان با افزایش توان فرستنده مایکروویو افزایش داد. انرژی کم فوتون‌های مایکروویو منجر به هزاران فوتون بیشتر در هر واحد انرژی نسبت به ناحیه مرئی می‌شود که به‌طور قابل توجهی نویز شات را کاهش می‌دهد. برای یونیزاسیون ضعیف که در تشخیص گونه‌های ردیاب معمول است، میدان الکتریکی اندازه‌گیری شده یک تابع خطی از تعداد الکترون‌هاست که مستقیما با غلظت گونه‌های ردیاب متناسب است. این روش می‌تواند برای شناسایی گونه‌های ناپایدار و رادیکال‌های کوتاه عمر مانند هیدروکسیل و نیتریک اکسید در زمان واقعی مورد استفاده قرار گیرد. | ## جمع‌بندی | ترکیب این دو تکنیک در سیستم‌های پیچیده، مانند مطالعات سوخت‌وساز یا فرآیندهای شیمیایی جوی، ابزاری کارآمد برای ارائه داده‌های جامع و دقیق از برهم‌کنش‌های اتمی و مولکولی ارائه می‌دهد.