Ionisationsvorgangs

Der Ionisationsvorgang bezeichnet den Prozess, bei dem ein oder mehrere Elektronen aus einem Atom, Molekül oder Ion entfernt werden. Dabei entsteht ein positiv geladenes Ion. Die jeweils nötige Energie wird Ionisations- oder Ionisationsenergie genannt; die erste Ionisationsenergie bezieht sich auf das Entfernen des ersten Elektrons, zweite Ionisationsenergie auf das des zweiten etc. Diese Werte hängen stark von der chemischen Bindung und dem Zustand des Teilchens ab.

Es gibt verschiedene Mechanismen der Ionisation. Bei der Photoionisation absorbiert ein Atom oder Molekül Photonen ausreichend Energie, um das Elektron herauszulösen. In Gasen kann Elektronenstoßionisation oder Kollisionsionisation stattfinden, bei der ein hochenergetisches Elektron oder Ion das Zielteilchen trifft und Elektronen abspaltet. In starken äußeren Feldern erfolgt Feldionisation, bei der das Elektron durch Tunnelung oder Barrierenschrumpfung aus dem Bindungszustand gelöst wird. Autoionisation beschreibt die spontane Abgabe eines Elektrons aus einem angeregten Zustand, oft begleitet von weiteren Relaxationsprozessen wie dem Auger-Effekt. Bei Molekülen führt die Ionisation häufig zur Bildung von Molekül-Ionen und zur Fragmentation.

Die Geschwindigkeit und Wahrscheinlichkeit dieser Prozesse hängen stark von Energie, Temperatur, Dichte und dem chemischen Umfeld ab. Die Angabe von cross-sections, Ratekoeffizienten und Ionisationsenergien ist wesentlich für das Verständnis von Ionisationsvorgängen in Plasmen, Atmosphärenchemie und Spektroskopie.

Anwendungen reichen von der Massenspektrometrie, wo Elektronen- oder Fotoionisation zum Erzeugen von Ionen genutzt wird, über Plasmaphysik und Laser-Physik bis zur Astrophysik, wo ionisierte Gase in H II Regionen oder dem interstellaren Medium beobachtet werden.

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