ionisaatiokäyrillä

Ionisaatiokäyrät ovat käyriä, jotka kuvaavat ionisoitumisen asteen muutosta jonkin kontrollin funktiona. Käyrät ovat keskeisiä sekä plasma- että astrofyysisessä tutkimuksessa sekä laboratorioprosesseissa, ja niitä käytetään arvioimaan aineen ionisoitumisastetta sekä siihen vaikuttavia tekijöitä kuten lämpötilaa, tihedyttä ja säteilykenttää.

Teoreettisesti ionisaatiokäyrät voidaan mallintaa tasapainotilanteessa Saha-yhtälön avulla, joka antaa ionisoitumisasteen suhteessa lämpötilaan ja elektronitiheyteen. Epätasapainotilanteissa (non-LTE) käytetään tilaverkkoja ja reaktiopolkuja ionisoitumis- ja uudelleenyhdistymisprosessien kuvaamiseen.

Usein käyrä esitetään lämpötilan funktiona: x-akselilla on lämpötila ja y-akselilla ionisoituneen osuuden ilmaisija. Fotoni- tai törmäyksen aiheuttama ionisaatio voivat tuottaa erilliset käyrät, kuten photoionization- tai collisional ionization -käyrät. Ionisaatiokäyriä hyödynnetään erityisesti tähtien ja H II -alueiden spektrien analysoinnissa sekä plasmaprosesseissa ja säteilylaitteissa.

Mittaus ja käyttö: Ionisaatiokäyriä voidaan arvioida spektroskooppisesti havaitsemalla eri ionien emissio- tai absorptiolinjat ja sovittamalla ne ionisoitumistasapainoon. Laboratoriossa ominaisuuksia tutkitaan kontrolloiduilla lämpötiloilla ja säteilytilanteilla, kun taas astrofyysikot käyttävät käyriä tulkimaan tähtien ja galaktisten kohteiden spektriä. Rajoitteina ovat non-LTE-tilat sekä monien ionien sekoittuneet vaikutukset ja mittausten epätarkkuudet.