Ionisierungshemmung

Ionisierungshemmung bezeichnet die Verringerung der Ionisationswahrscheinlichkeit oder -rate von Atomen oder Molekülen unter Bedingungen, bei denen ionisierende Prozesse ansonsten auftreten würden. Sie tritt auf, wenn Gegeneinflüsse die Entstehung freier Elektronen blockieren oder deren Anwesenheit die Ionisation wieder zunichte macht.

Zu den wesentlichen Mechanismen gehören rekombination und Abschirmung. Rekombination umfasst radiative Rekombination und weitere Rekombinationsprozesse, bei denen Ionen und Elektronen wieder zu neutralen Spezies werden. In dichten Gasen gewinnen Drei- oder Vierteilchen-Rekombinationen an Bedeutung und verringern so die Ionisationsfraktion. Abschirmung wirkt in Plasmen oder dichten Medien, wo freie Elektronen durch andere Teilchen oder durch Staub und Moleküle abgeschirmt oder verteilt werden, wodurch die effektive Ionisationsrate sinkt. Zudem können Energieverluste, Temperatur- und Dichteabhängigkeiten sowie chemische Ladungstauschreaktionen die Ionisierung hemmen. In Feldgebieten können externe Felder die Ionisation ebenfalls quenching-ähnlich beeinflussen.

Kontexte und Anwendungen: In astrophysikalischen Umgebungen wie H II Regionen, dem interstellaren Medium oder protoplanetaren Scheiben verändert Ionisierungshemmung den Ionisationsgrad, die chemische Netze und die Thermodynamik. In dichten Molekülwolken und Staubreichen Regionen kann kosmische Strahlung bevorzugt abgeschirmt oder durch Staub absorbiert werden, wodurch Ionisation gehemmt wird. In Plasmen und technischen Gasentladungen beeinflusst die Hemmung die Leitfähigkeit, Emissionen und die Stabilität von Prozessen.

Bedeutung: Ionisierungshemmung ist ein wichtiger Faktor in Modellen der Plasmaphysik, Astrochemie und der Sternatmosphärenforschung und trägt wesentlich zur Bestimmung von Ionisationsgrad, Temperaturverteilung und chemischen Reaktionswegen bei.