Fotoionisasi

Fotoionisasi adalah proses fisika di mana suatu ion terbentuk dari interaksi sebuah foton dengan sebuah atom atau molekul.

Penampang lintang
Tidak semua interaksi antara sebuah foton dengan sebuah atom, atau molekul, akan menghasilkan fotoionisasi. Probabilitas fotoionisasi berkaitan dengan penampang lintang fotoionisasi spesies – yaitu probabilitas peristiwa ionisasi yang dikonseptualisasikan sebagai luas penampang hipotetis. Penampang lintang ini bergantung pada energi foton (yang sebanding dengan bilangan gelombangnya) dan spesies yang dipertimbangkan, yaitu bergantung pada struktur spesies molekul. Dalam kasus molekul, penampang lintang fotoionisasi dapat diperkirakan dengan cara memeriksa faktor Franck-Condon antara molekul keadaan dasar dan ion target. Inisialisasi ini dapat dilakukan dengan menghitung vibrasi molekul dan kation terkait (pasca ionisasi) menggunakan perangkat lunak kimia kuantum, misalnya QChem. Untuk energi foton yang berada di bawah ambang batas ionisasi, penampang lintang fotoionisasi mendekati nol. Namun, dengan perkembangan laser berdenyut, kini dimungkinkan untuk menciptakan cahaya koheren yang sangat intens di mana ionisasi multi-foton dapat terjadi melalui rangkaian eksitasi dan relaksasi. Pada intensitas yang lebih tinggi (sekitar 1015 – 1016 W/cm² cahaya inframerah atau cahaya tampak), fenomena non-perturbatif seperti ionisasi penekanan penghalang (barrier suppression ionization) dan ionisasi hamburan ulang (rescattering ionization) dapat diamati.

Ionisasi multi-foton
Beberapa foton dengan energi di bawah ambang batas ionisasi secara aktual sebenarnya dapat menggabungkan energi mereka untuk mengionisasi sebuah atom. Probabilitas ini menurun drastis seiring dengan jumlah foton yang dibutuhkan, tetapi perkembangan laser berdenyut yang sangat intens (very intense, pulsed laser) masih memungkinkan hal tersebut terjadi. Dalam rentang wilayah perturbatif (di bawah sekitar 1014 W/cm² pada frekuensi optik), probabilitas penyerapan N foton bergantung pada intensitas cahaya laser I sebagai IN. Untuk intensitas yang lebih tinggi, ketergantungan ini menjadi tidak valid karena arus bolak-balik efek Stark yang terjadi pada saat itu.

Ionisasi di atas ambang batas (above-threshold ionization, ATI) merupakan perluasan dari ionisasi multi-foton di mana lebih banyak foton diserap daripada yang sebenarnya diperlukan untuk mengionisasi atom. Energi berlebih memberikan elektron yang dilepaskan energi kinetik yang lebih tinggi daripada kasus ionisasi tepat di atas ambang batas yang biasa. Lebih tepatnya, sistem akan memiliki beberapa puncak dalam spektrum fotoelektronnya yang dipisahkan oleh energi foton, yang menunjukkan bahwa elektron yang dipancarkan memiliki energi kinetik lebih besar daripada dalam kasus ionisasi normal (jumlah foton serendah mungkin). Elektron yang dilepaskan dari target akan memiliki sekitar bilangan bulat energi foton lebih banyak energi kinetik.

 Referensi

Kategori:Spektroskopi
Kategori:Ionisasi