fotoniionisointi

Fotoni-ionisointi on ilmiö, jossa atomi, molekyyli tai kiinteä aine absorboi fotonin ja menettää yhden tai useamman elektronin. Tällöin syntyy ionisoitu ioni ja vapaa elektroni. Yksifotonisessa ionisoinnissa fotonin energia ylittää ionisaatioenergian I_p, jolloin elektronin kineettinen energia on KE_e = E_foton − I_p. Tämä asettaa ionisaation mahdolliseksi erityisesti ultraviolettisäteilyllä, näkyvällä valolla tai röntgensäteillä kohteen mukaan.

Monifotoninen ionisointi tapahtuu, kun voimakas säteily on äärellä ja useiden fotonien yhteisvaikutus poistaa elektronin. Tällöin ionisaation voiman kynnys voidaan saavuttaa ilman, että yksittäisen fotonin energia ylittäisi I_p. Monifotoniset prosessit ovat tavallisia suurtehda lasersäteilyssä ja niihin liittyy usein tunneli- tai kvanttitransitioita riippuen intensiteetistä ja aallonpituudesta.

Ionisaatiosta riippuvia mekanismeja voidaan tarkastella sekä atomeissa että molekyyleissä ja kiinteissä aineissa. Sisäkuorien ionisointi röntgensäteillä voi johtaa sisäisten ytimestä lähtevien seurauksien, kuten Auger-hajoaman, esiintymiseen. Fotoionisaatio vaikuttaa luonnossa laajasti, esimerkkeinä interstellarilisen ja galaktisen aineen ionisaatio sekä H II -alueiden kaasun ionisointi. Laboratoriossa sitä hyödynnetään esimerkiksi fotoelektronisen spektroskopian (PES) menetelmissä, joilla selvitetään elektronirakenteita ja energiatasoja.

Sovellukset ulottuvat astrofyysiksestä analyyttiseen kemiaan sekä materiaalitieteen tutkimukseen, jossa fotoni-ionisointi auttaa havainnoimaan elektronien jakautumista ja kaasukerrosten koostumusta.