kollisionsbredning

Kollisionsbredning är en typ av spektral linjebredning som uppstår när emission eller absorption av ljus från atomer eller molekyler påverkas av störningar från närliggande partiklar i en gas, exempelvis andra atomer, molekyler eller elektroner. Denna bredning uppträder utöver naturlig bredning och Dopplerbreddning och beror på de stötar som uppstår vid kollisioner mellan de aktiva partiklarna och perturberarna.

Mekanismen bygger på att energinivåerna hos den aktiva partikeln perturbieras av de elektromagnetiska fälten under korta kollisioner och att dessa störningar leder till dephasering av emissionen eller absorptionen. I många fall kan linjen beskrivas med en Lorentziansk profil, där bredden γ är ungefär proportionell mot antalet stötar per tidsenhet, alltså mot gasens tryck och på perturbörernas egenskaper. Temperatur påverkar bredningen genom att ändra partiklars relativa hastigheter och därmed effektiviteten av kollisionsprocesserna.

I lågtryck är kollisionsbredningen ofta dominerande över Dopplerbreddningen; vid högre tryck blir den den viktigaste bredningsmekanismen. Den resulterande linjeformen kan närma sig en Lorentzprofil i mitten, medan vingsidorna kan avvika beroende på perturbationspotentialen. I praktiken används ofta Voigtprofilen, som är en konvolution av Doppler- och kollisionsbredning.

Betydelse: Kollisionsbredning är viktig inom atmosfärisk och astronomisk spektroskopi, samt i laboratorieplasmaforskning. Den påverkar tolkningen av spektra och gör det möjligt att utläsa tryck, temperatur och kemisk sammansättning i gaser.