共振增强多光子离子化

共振增强多光子离子化（REMPI）是一种应用于原子和小分子光谱学的技术。 实际上，可调谐激光器可用于获取激发的中间态。 与双光子或其他多光子光吸收相关的选择规则不同于单光子跃迁的选择规则。 REMPI 技术通常涉及共振单光子或多光子吸收到电子激发的中间状态，然后是另一个使原子或分子电离的光子。 实现典型多光子跃迁的光强通常明显大于实现单光子光吸收的光强。 因此，随后的光吸收通常很可能发生。 如果光子传递的能量足以超过系统的电离阈值能量，则会产生离子和自由电子。 在许多情况下，REMPI 提供了单光子光谱方法无法获得的光谱信息，例如，使用该技术可以很容易地看到分子中的旋转结构。

REMPI通常由聚焦频率可调的激光束产生，形成小体积等离子体。 在 REMPI 中，前 m 个光子同时被样品中的原子或分子吸收，使其进入激发态。 其他 n 个光子随后被吸收以产生电子和离子对。 所谓的 m+n REMPI 是一种非线性光学过程，它只能发生在激光束的焦点内。 在激光焦点区域附近形成小体积等离子体。 如果 m 个光子的能量与任何状态都不匹配，则可能会发生能量缺陷 ΔE 的非共振跃迁，但是，电子不太可能保持该状态。 对于大的失谐，它仅在时间 Δt 期间驻留在那里。 Δt 满足不确定性原理，其中 ћ=h/2π，h 是普朗克常数 (6.6261×10-34 J∙s)。 这种转变和状态被称为虚拟的，不像真正的转变到具有长寿命的状态。 真实跃迁概率比虚拟跃迁概率高很多个数量级，称为共振增强效应。

高光子强度实验可能涉及吸收整数倍光子能量的多光子过程。 在涉及多光子共振的实验中，中间体通常是低位里德伯态，而终态通常是离子。 系统的初始状态、光子能量、角动量和其他选择规则可以帮助确定中间状态的性质。 这种方法被用于共振增强多光子电离光谱 (REMPI)。 该技术广泛用于原子和分子光谱学。 REMPI 技术的一个优点是可以几乎完全有效地检测离子，甚至可以对其质量进行时间分辨。 还可以通过执行实验来查看这些实验中释放的光电子的能量，从而获得更多信息。

来自 REMPI 诱导的等离子体灯丝的同相相干微波散射已被证明具有实现高空间和时间分辨率测量的能力，这允许在不使用物理探针或电极的情况下进行灵敏的非侵入式诊断和准确确定浓度分布。 它已被用于检测封闭电池、露天和大气火焰中的氩、氙、一氧化氮、一氧化碳、原子氧和甲基自由基等物质。

微波检测基于零差或外差技术。 它们可以通过抑制噪声并跟踪亚纳秒等离子体的产生和演化来显着提高检测灵敏度。 零差检测法是将检测到的微波电场与其自身的源混合，产生与两者的乘积成正比的信号。

信号频率从几十千兆赫降到一千兆赫以下，以便用标准电子设备放大和观察信号。 由于与零差检测方法相关的高灵敏度、微波范围内没有背景噪声以及与激光脉冲同步的检测电子设备的时间选通能力，即使使用毫瓦微波源也可以实现非常高的 SNR。 这些高 SNR 允许在亚纳秒时间尺度上跟踪微波信号的时间行为。 因此，可以记录等离子体内电子的寿命。 通过利用微波环行器，构建了单个微波喇叭收发器，xxx简化了实验设置。

与光学检测相比，微波区域的检测具有许多优势。