공진 증강 다광자 이온화

Resonance-enhanced multiphoton ionization
(2+1) REMPI

REMPI(Resonance-enhanced Multiphoton Ionization)는 원자와 소분자의 분광법에 적용되는 기술이다.실제로 조정 가능한 레이저는 들뜬 중간 상태에 접근하기 위해 사용할 수 있다.2광자 또는 기타 멀티포톤 광흡수와 관련된 선택 규칙은 단일 광자 전이를 위한 선택 규칙과 다르다.REMPI 기법은 일반적으로 전자적으로 들뜬 중간 상태에 대한 공명 단일 또는 다중 광자 흡수를 수반하고, 이어서 원자 또는 분자를 이온화하는 또 다른 광자를 포함한다.일반적인 멀티포톤 전이를 달성하기 위한 광강도는 일반적으로 단일 광자 광흡수를 달성하기 위한 광강도보다 상당히 크다.이 때문에, 그 후의 광흡수가 일어날 가능성이 매우 높다.광자가 시스템의 이온화 임계 에너지를 초과할 만큼 충분한 에너지를 부여하면 이온과 자유 전자가 발생합니다.많은 경우에, REMPI는 단일 광자 분광 방법으로는 이용할 수 없는 분광 정보를 제공한다. 예를 들어, 분자의 회전 구조는 이 기술로 쉽게 볼 수 있다.

REMPI는 보통 초점 주파수 조정 가능한 레이저 빔에 의해 생성되어 소량의 플라즈마를 형성합니다.REMPI에서는 시료 중 원자 또는 분자에 의해 제1m광자가 동시에 흡수되어 들뜬 상태가 된다.그 후 다른 n개의 광자를 흡수하여 전자와 이온쌍을 생성한다.이른바 m+n REMPI는 레이저 빔의 초점 내에서만 발생할 수 있는 비선형 광학 프로세스입니다.레이저 초점 영역 근방에 소량의 플라즈마를 형성한다.m 광자의 에너지가 어느 상태와도 일치하지 않으면 에너지 결함 δE와 함께 오프 공진 천이가 발생할 수 있지만 전자가 그 상태를 유지할 가능성은 매우 낮다.대규모 디튜닝의 경우 시간 δt 동안만 존재합니다.불확도 원리는 δt에 대하여 충족되며, 여기서 δ=h/2µ, h는 플랑크 상수(6.6261×10^-34 Jµs)이다.이러한 이행과 상태는 수명이 긴 상태로의 실제 이행과는 달리 가상이라고 불립니다.실제 전이 확률은 가상 전이 확률보다 훨씬 높습니다. 이를 공진 강화 효과라고 합니다.

류드베르크 주

높은 광자 강도 실험은 광자 에너지의 정수 배수를 흡수하는 다중 광자 프로세스를 포함할 수 있다.다광자 공명을 수반하는 실험에서 중간은 낮은 라이드버그 상태이고, 최종 상태는 이온인 경우가 많다.시스템의 초기 상태, 광자 에너지, 각운동량 및 기타 선택 규칙은 중간 상태의 특성을 결정하는 데 도움이 될 수 있다.이 접근방식은 REMPI(Resonance Enhanced Multiphotonization Spectroopy)에서 이용된다.이 기술은 원자분광학 및 분자분광학 모두에서 널리 사용되고 있다.REMPI 기술의 장점은 이온을 거의 완전한 효율로 검출할 수 있고 질량에 대해 균등하게 시간을 분해할 수 있다는 것입니다.또한 이러한 실험에서 해방된 광전자의 에너지를 살펴보는 실험을 함으로써 추가적인 정보를 얻을 수 있다.

마이크로파 검출

REMPI 유도 플라즈마 필라멘트로부터의 동상 간섭성 마이크로파 산란은 높은 공간 및 시간 분해능 측정을 달성할 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 입증되었으며, 이를 통해 민감한 비침입 진단 및 물리적 프로브 또는 전극을 사용하지 않고도 농도 프로파일의 정확한 결정을 가능하게 한다.밀폐된 세포, 외기, 대기 [1][2][non-primary source needed]중 화염 모두 아르곤, 제논, 산화질소, 일산화탄소, 원자산소, 메틸라디칼 등의 종 검출에 응용되었다.

마이크로파 검출은 호모다인 또는 헤테로다인 기술을 기반으로 합니다.노이즈를 억제하여 검출 감도를 크게 높일 수 있으며 나노초 미만의 플라즈마 생성 및 진화를 추적할 수 있습니다.호모다인 검출법은 검출된 마이크로파 전계를 자체 소스와 혼합해 두 가지 곱에 비례하는 신호를 생성한다.신호 주파수는 수십 기가헤르츠에서 1 기가헤르츠 이하로 변환되어 표준 전자 장치로 신호를 증폭하고 관찰할 수 있습니다.호모다인 검출방법과 관련된 고감도, 마이크로파 상태에서의 백그라운드 노이즈 부족, 레이저 펄스에 동기하는 검출전자의 타임게이트 능력으로 인해 밀리와트 마이크로파 소스에서도 매우 높은 SNR이 가능하다.이러한 높은 SNR을 통해 마이크로파 신호의 시간적 동작을 나노초 미만의 시간 척도로 추적할 수 있습니다.따라서 플라즈마 내 전자의 수명을 기록할 수 있다.마이크로파 순환기를 이용하여 단일 마이크로파 혼 트랜시버를 제작하여 실험적인 설정을 대폭 간소화합니다.

마이크로파 영역에서의 검출은 광검출보다 많은 이점이 있습니다.호모다인 또는 헤테로다인 기술을 사용하면 전력이 아닌 전계를 검출할 수 있으므로 훨씬 더 나은 노이즈 제거가 가능합니다.광학적 헤테로다인 기술과 달리 기준의 정렬 또는 모드 매칭은 필요하지 않습니다.마이크로파의 긴 파장은 레이저 초점 부피의 플라즈마로부터 효과적인 점 간섭 산란으로 이어지기 때문에 위상 매칭은 중요하지 않고 역방향 산란이 강하다.많은 마이크로파 광자는 단일 전자로부터 산란할 수 있기 때문에 마이크로파 송신기의 힘을 증가시킴으로써 산란의 진폭을 증가시킬 수 있다.마이크로파 광자의 낮은 에너지는 가시 영역보다 단위 에너지당 수천 개의 광자에 해당하므로 샷 노이즈가 대폭 감소합니다.미량종 진단의 약한 이온화 특성을 위해 측정된 전계는 미량종 농도에 정비례하는 전자수의 선형 함수이다.게다가 극초단파 스펙트럼 영역에는 태양이나 다른 자연방사선이 거의 없다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Zhili Zhang, Michail N.쉬나이더, 소하일 H 자이디, 리처드 BMiles, "Argon, 제논 및 산화질소의 REMPI 마이크로파 산란 실험", AIAA 2007-4375, 마이애미, FL
  2. ^ Dogariu, A.; Michael, J.; Stockman, E.; Miles, R., "레이더 REMPI를 이용한 원자 산소 검출", 레이저 및 전기 광학 콘퍼런스(CLEO)/국제 양자 전자 회의(IQEC, Optical Society of America, Washington.