fotonionisering

Fotonionisering er prosessen der fotoner overfører energi til et atom eller en molekyl og dermed overkommer ioniseringsenergien, slik at ett eller flere elektroner blir frigjort og et positivt ladet ion gjenstår. Dette skjer når fotonenergien overstiger ioniseringsenergien. Prosessen kan skje ved absorpsjon av ett enkelt foton (enkeltfotonionisering) eller ved absorpsjon av flere fotoner (multifotonionisering) ved tilstrekkelig høy lysintensitet. I spektroskopi beskrives sannsynligheten for ionisering gjennom fotoioniserings-tverrsnittet, som avhenger av fotonenergien, atomstrukturen og den opprinnelige elektrontilstanden.

I kvantemekanikk er sluttstaten et fri elektron pluss ion, og nær terskelen følger tverrsnittet ofte en karakteristisk energibøyning; resonanser kan forekomme på grunn av mellomliggende autoioniserende tilstander. Ioniseringspotensialer varierer mye mellom grunnstoffer og molekyler, fra noen få eV for valenselektroner til hundrevis av eV for indre skall. I gasser, plasmer og faste stoffer bidrar fotonionisering til dannelse og oppvarming av ioniserte medier, som solens korona, stjernenes atmosfærer og H II-områder, samt laboratorieplasma og diagnostikk av spektra.

Ultrafiolette og røntgenfotoner er spesielt effektive for fotonionisering, og fenomenet spiller en sentral rolle i astrofysisk modellering av ionisert gass og i laser- og plasmaeksperimenter. Begrepet hører nært sammen med fotoelektrisk effekt, men skiller seg ved at ionisering produserer ioner i stedet for å fjerne elektroner fra en nøytral overflate.