Το λέιζερ είναι η εξαναγκασμένη εκπομπή φωτονίων από ένα ενεργό μέσο (το οποίο μπορεί να είναι αέριο, υγρό ή στερεό).

Φασματοσκοπία με Λέιζερ (Laser: Light Amplification by the Stimulated Emission Radiation) Το λέιζερ είναι η εξαναγκασμένη εκπομπή φωτονίων από ένα ενεργό μέσο (το οποίο μπορεί να είναι αέριο, υγρό ή στερεό). Η πειραματική διάταξη ενός λέιζερ είναι η τοποθέτηση του ενεργού υλικού μεταξύ δύο κατόπτρων (κοιλότητα), η απόσταση μεταξύ των οποίων (συνήθως) είναι ακέραιο πολλαπλάσιο λά του μισού-μήκους κύματος της ακτινοβολίας. Ενεργό υλικό d d=nλ/2, n=1,2,3 Κυριότερα χαρακτηριστικά του λέιζερ 1. Κατευθυντικότητα δηλ. η μικρή απόκλιση της δέσμης. Επειδή (συνήθως) η ακτινοβολία πηγάζει από μια πολύ καλά ευθυγραμμισμένη κοιλότητα. 2. Μονοχρωματικότητα: Πολύ καλά προσδιορισμένο μήκος κύματος 3. Μεγάλες εντάσεις δηλ πολλά φωτόνια ανά μονάδα επιφάνειας ανά χρόνο 4. Συμφωνία (Coherence) δηλ. όλα τα κύματα των φωτονίων που εκπέμπονται έχουν την ίδια φάση 1

Το πρώτο laser Ruby Laser: Cr +3 :Al 2 O 3 Maiman,T.H.: 1960, Nature, 187, 493 T. H. Maiman 2

Βασική προϋπόθεση για δράση λέιζερ: Αναστροφή πληθυσμού δηλ. θα πρέπει με κάποιο τρόπο να έχουμε μεγαλύτερο πληθυσμό στη διεγερμένη κατάσταση συγκριτικά με τη βασική. Η αναστροφή πληθυσμού απαιτεί ενέργεια (άντληση) Αυτή η άντληση επιτυγχάνεται είτε με φωτόνια (οπτική άντληση) είτε με ηλεκτρόνια (ηλεκτρική άντληση) επίπεδα άντλησης Συστήματα Λέιζερ επίπεδα άντλησης μετάπτωση μετάπτωση άντληση η διεγερμένο επίπεδο άντληση η διεγερμένο επίπεδο δράση λέιζερ δράση λέιζερ διεγερμένο επίπεδο θεμελειώδης κατάσταση μετάπτωση Θεμελειώδης κατάσταση λέιζερ 3 επιπέδων λέιζερ 4 επιπέδων Συνεχής άντληση : Λέιζερ συνεχούς λειτουργίας (cw: continuous wave) Παλμική άντληση : Παλμικά λέιζερ (µs, ns, ps, fs) 3

Βασικές διεργασίες στη λειτουργία των Λέιζερ Συντελεστές Einstein Απορρόφηση ακτινοβολίας (a): Α + hν Α* Β 12 2 Αυθόρμητη αποδιέγερση (b) : Α* Α + hν Α 21 a b c Εξαναγκασμένη αποδιέγερση (c) : Α* + hν Α + 2hν Β 21 1 4

Παράδειγμα : Το Λέιζερ Διοξειδίου του Άνθρακα (CO 2 laser) N 2 CO 2 ν 3 ν 2 ν 1 N 2 (υ=1)+co 2 (000) CO 2 (001)+N 2 (υ=0) υ = 1 001 CO 2 (001) CO 2 (100)+hν (10.6 μm) CO 2 (001) CO 2 (020)+hν (9.6 μm) 040 9.6 μm 030 10.6 μm 020 200 110 100 010 υ = 0 N 2 (υ=0)+e - N 2 (υ=1) 000 Αναστροφή πληθυσμών CO 2 (001) : αργή αποδιέγερση 5 CO 2 (100) και CO 2 (020) : ταχεία αποδιέγερση

Διαμήκεις ρυθμοί (longitudinal modes) της κοιλότητας του λέιζερ d λ c c n = d n = d ν = n 2 2ν 2d c Δν = ν ( n + 1) ν ( n) = 2dd Π.χ. Εάν d=15 cm τότε Δν=10 9 Hz=1 GHz Δράση λέιζερ Η μετάπτωση μεταξύ των δύο επιπέδων που εμπλέκονται στην δράση του λέιζερ έχει ένα φασματικό εύρος. Ο αριθμός των διαμήκων ρυθμών της κοιλότητας του λέιζερ, δεν μπορεί να είναι εκτός του φασματικού εύρους της μετάπτωσης του λέιζερ. Δν ν 6

Διαμήκεις ρυθμοί (longitudinal modes) της κοιλότητας του λέιζερ Δν = Δλ Δλ = c 2d c Δ ν = 2 ν 2 λ 2d Δλ = 1.37 nm 2 λ c Δν (a.u.) Counts Co ounts (a.u.) κοιλότητα ~0. 0.1 mm Δέσμη Nd:YAG λέιζερ Εκπεμπόμενη ακτινοβολία Γυάλινα πλακίδια Rh101/ 101/MeOH πάχους L 580 600 620 Wavelength (nm) 585 590 595 600 605 610 Wavelength (nm) Mεθανολικό διάλυμα της οργανικής χρωστικής R101 (Ροδαμίνη 101) τοποθετημένο μεταξύ 2 γυάλινων πλακιδίων (ισοδυναμεί με κυψελίδα οπτικού δρόμου ~ d) αντλείται με παλμικό λέιζερ Nd:YAG που εκπέμπει στα 532 nm με αποτέλεσμα να παρατηρείται δράση λέιζερ από τη χρωστική στην περιοχή των 600 nm με χαρακτηριστικούς χρ διαμήκεις ρυθμούς ςμε δλ=1,37 nm. Nα προσδιορισθεί η αντίστοιχη τιμή του δν καθώς και η οπτική διαδρομή της κοιλότητας, d. 7

Εγκάρσιοι ρυθμοί (transverse modes) της κοιλότητας του λέιζερ Η κοιλότητα του λέιζερ φαντάζει σαν ένα τρισδιάστατο πηγάδι (φρεάτιο) Δύο από αυτές τις διαστάσεις είναι κάθετες στην διεύθυνση δάδ διάδοσης του φωτός και η κατανομή της έντασης περιγράφεται με τους εγκάρσιους τρόπους (ΤΕΜ ml ) όπου m και l είναι ο αριθμός των κομβικών επιπέδων στην κατακόρυφη και και οριζόντια διεύθυνση αντιστοίχως. Οι λύσεις του διδιάστατου σωματιδίου σε φρεάτιο είναι γνωστές Ψ n ( x ) = 2 L sin nπ x. L Ψ n x n y ( x, y) = Ψn x ( x) Ψn y ( y) ΤΕΜ 00 ΤΕΜ 01 ΤΕΜ 10 ΤΕΜ 11 10 10 10 10 8 8 8 8 Y Axis Title 6 4 Y Axis Title 6 4 Y Axis Title 6 4 Y Axis Title 6 4 2 2 2 2 2 4 6 8 10 X Axis Title 2 4 6 8 10 X Axis Title 2 4 6 8 10 X Axis Title 2 4 6 8 10 X Axis Title 8

ΤΥΠΟΙ LASER * Αερίων * Υγρών (χρωστικές) * Στερεάς κατάστασης * Ημιαγωγών * Χημικά laser * Χρωματικών κέντρων * Ελευθέρων ηλεκτρονίων 9

(1) He Ne (λέιζερ αερίων ουδέτερων ατόμων), συνεχής λειτουργία μήκος κύματος 3.38 μm, 632.8nm, 1.15μm, ισχύς< 1mW μέχρι δεκάδες mw 12 1s2s 1 S 0 μεταφορά ενέργειας 12 1s2s 1 S 0 3.39μm 2p 5 4p κρούσεις 1.15μmμ 632.8nm 2p 5 3p He - e He Ne - e Ne 10

(2) Excimer lasers (Διεγερμένων διμερών) ArF (193nm), KrF (248nm), XeCl (308nm), XeF (351nm) παλμική λειτουργία ~10ns, μερικά J Άντληση κοιλότητας με ηλεκτρική εκκένωση Τα ευγενή αέρια έχουν κλειστές στοιβάδες στην βασική ηλεκτρονική κατάσταση. Όταν όμως διεγερθούν μοιάζουν με αλκάλια και έτσι μπορούν να δημιουργήσουν σταθερούς δεσμούς με άτομα αλογόνων. κρούσεις e ζώνη δράσης λέιζερ XeX * Xe + X 11

(3) Λέιζερ οργανικών χρωστικών (dye lasers) Πολυμεθινικές χρωστικές 0.7-1μm, ξανθίνες 0.5-0.7μm, κουμαρίνες 0.4-0.5μm σε διαλύματα μεθανόλης, DMSO, διοξάνιου σε συνεχή κυκλοφορία του διαλύματος Οπτική άντληση με λυχνίες τόξου, εκκένωσης, άλλα λέιζερ (Ar+, Kr+, Nd:YAG, διοδικά, Excimer) S 1 Τ1 δα διασταύρωσηαύρω στάθμης S 0 άντληση φθορισμός τριπλές καταστάσεις φωσφορισμός Πλεονέκτημα απλές καταστάσεις Λειτουργία σε πολλά μήκη κύματος επιλεκτικότητα (tunability) ή παραγωγή χρονικά στενών παλμών Μειονεκτήματα Σχετικά μικρός χρόνος ζωής, περιορισμένο εύρος επιλεκτικότητας ανά χρωστική 12

(4) Λέιζερ στερεών Ti +3 sapphire 2 Ε κρούσεις Nd +3 YAG 4 S 730nm 4 3/2 F 7/2 2 Τ 2 άντληση μεταβλητή εκπομπή 4 H 9/2 800nm μετάπτωση κρούσεις 4 F 5/2 άντληση τόξου 1.06μm 4 F 3/2 4 I 11/2 4 I 9/2 Λέιζερ Ημιαγωγών 13

(4) Λέιζερ στερεών (μη-γραμμικών κρυστάλλων) Οι μη-γραμμικοί κρύσταλλοι έχουν την ιδιότητα κάτω από συγκεκριμένες γωνίες εισόδου της θεμελιώδους ακτινοβολίας να παράγουν αρμονικές της συχνότητας ω 1 (δεύτερη αρμονική ω ω 2 =2ω 1 και η 1 πόλωση έχει στρίψει κατά 90 ο, 2ω 1 απόδοση της διαδικασίας ~ 5-20%) ω 1 ω 3 ω 2 ω 3 =ω 1 ±ω 2 Optical Parametric Oscillator (OPO) ω 1 ω ω 3 2 ω 3 =ω 1 ω 2 14

I 0 I Νόμος Beer-Lambert I I0Exp σnl ln I Δείγμα I = [ ] = ( σl)n σ : ενεργός διατομή απορρόφησης ης (cm 2 ) Ν: αριθμητική πυκνότητα (cm 3 ) L : οπτική διαδρομή (cm) log T: Διαπερατότητα Α : Απορρόφηση I ε : συντελεστής απορρόφησης (Μ -1 cm -1 ) = logt = A = εbc I C: συγκέντρωση (Μ -1 ) 0 b : οπτική διαδρομή, πάχος κυψελίδας (cm) T A 0 I/I 0 099 0,9977 0,001001 0,977 1,0 0,01 0,794 0,1 0,8 01 0,1 1 0,6 0,01 2 0,4 0,2 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 C ln(i/i 0 ) 10 = σn A 0,5 ε 0,0 ( 3 2,303 cm ) -0,5-1,0-1,5-2,0-2,5-3,0 30-3,5-4,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 C 3 15 lt

Φασματοσκοπικές τεχνικές με Λέιζερ 1. Φθορισμός επαγόμενος από λέιζερ (LIF, Laser Induced Fluorescence) AB * AB Λέιζερ μεταβλητού λ Δείγμα Φωτοπολλαπλασιαστής Ανίχνευση Ολικού Φθορισμού Καθώς μεταβάλλεται το μήκος κύματος του λέιζερ, ζρ, όταν συντονιστεί με την συχνότητα κάποιας ηλεκτροδονητικής μετάπτωσης, τότε παρατηρείται φθορισμός ο οποίος μετριέται ως συνάρτηση του μήκους κύματος. Λαμβάνουμε πληροφορίες για την διεγερμένη ηλεκτρονική κατάσταση Λέιζερ σταθερού ή μεταβλητού λ Δείγμα Διασπορά Φθορισμού δια μέσου φασματοσκοπικού αναλυτή Μονοχρωμάτορας Εάν γίνει ανάλυση του φάσματος του φθορισμού, τότε λαμβάνουμε πληροφορίες τόσο για την διεγερμένη όσο και την βασική ηλεκτρονική κατάσταση Φωτοπολλαπλασιαστής Όρια ανίχνευσης: Περίπου 10 7 με 10 8 μόρια ανά κβαντική κατάσταση ανά cm 3 16

Απορρόφηση και Φθορισμός Ηλεκτροδονητικές μεταπτώσεις σύμφωνα με τους κανόνες επιλογής (συμμετρία καταστάσεων) και την αρχή Franck-Condon. Κανόνας του Kasha Στα οργανικά μόρια παρατηρείται εκπομπή φθορισμού μόνο από την χαμηλότερη ηλεκτρονικά διεγερμένη κατάσταση Μετατόπιση Stokes : ( ~ ν ~ F ) max ( ν abs ) max 17

Διάγραμμα Jablonski Ακτινοβολικές διεργασίες F:Φθορισμός (ΔS=0) P : Φωσφορισμός (ΔS 0) Μη Ακτινοβολικές διεργασίες VR : Δονητική αποδιέγερση IC : Εσωτερική μετατροπή ISC : Διασυστηματική διασταύρωση Φωτοδιασπάσεις Αντιδράσεις διεγ. καταστάσεων Τρυπτοφάνη 18

Φασματοφωτόμετρο Φθορισμού Φασματοσκοπία εκπομπής φθορισμού Φασματοσκοπία διέγερσης φθορισμού αποτυπώνει το φάσμα της απορρόφησης που είναι υπεύθυνη για την παρατηρούμενη εκπομπή φθορισμού 19

Κβαντική απόδοση φθορισμού, φ F ϕ F = k o F + I log I0 k ic k + o F k isc = log T + k Q Φασματοφωτομετρία φθορισμού Δ I I F = = I 0 ki (1 10 0 F εbc ϕ ( εbc) ) = A = ε bc Η οργανική ένωση, 1-μέθυλο-ναφθαλένιο έχει k F0 =5,2x10 6 s -1 και k isc =1,1x10 7 s -1. Nα υπολογισθεί η κβαντική απόδοση φθορισμού (k ic και k Q αμελητέα) και ο χρόνος ζωής φθορισμού. Χρόνος ζωής φθορισμού, τ F k Ft I ( t ) = I ( t = 0) e = I ( t = 0) F F F e t /τ F 20

Μέτρηση χρόνου ζωής φθορισμού, τ F Time-resolved fluorescence k Ft I ( t ) = I ( t = 0) e = I ( t = 0) F F F e t /τ F 21

Μέτρηση χρόνου ζωής φθορισμού, τ F Κατόπιν διέγερσης διαλύματος ανθρακενίου σε κυκλοεξάνιο με πηγή λέιζερ που εκπέμπει παλμούς χρονοδιάρκειας 5 ns στα 355 nm (3 η αρμονική Nd:YAG) καταγράφεται η ένταση του εκπεμπόμενου φθορισμού στα 400 nm με τη βοήθεια φωτοπολλαπλασιαστή και παλμογράφου ταχείας απόκρισης. Από τις τιμές της έντασης να προσδιορισθεί ο χρόνος ζωής φθορισμού του ανθρακένιου. t (ns) Ι F 10 36000 20 28000 30 23000 40 18500 50 14500 70 9500 100 4900 150 1600 200 500 22

LIF Μελέτη διεργασιών καύσης Mέσω της τεχνικής LIF είναι δυνατή η μελέτη μικρών μορίων σε περιβάλλον φλόγας, ο προσδιορισμός της κατανομής τους και οι χημικές διεργασίεςστη φλόγα, καθώς και η έμμεση μέτρηση της θερμοκρασίας 23

LIF Μελέτη διεργασιών καύσης Ατομα και μόρια στη φασματοσκοπική μελέτη διεργασιών καύσης Χαρακτηριστικά μήκη κύματος διέγερσης και εκπομπής φθορισμού λ exc (nm) λ em (nm) 24

LIF Μελέτη διεργασιών καύσης Διάγραμμα ενεργειακών καταστάσεων της ελεύθερης ρίζας ΟΗ Μονο-φωτονική διέγερση Δι-φωτονική διέγερση Α 2 Σ + Χ 2 Π D 2 Σ - Χ 2 Π 25

LIF Μελέτη διεργασιών καύσης (θερμομετρία) Από τις σχετικές εντάσεις των φασματικών κορυφών είναι δυνατός ο προσδιορισμός της θερμοκρασίας (κατανομή Boltzmann) I F N υ, J exp( Eυ, J / kt ) ln I F = C E υ, J kt 26

Μελέτη περιβάλλοντος και ατμόσφαιρας (LIDAR) LIDAR Laser Induced Detection and Ranging Differential e Absorption (DIAL) LIF Raman Βασική αρχή LIDAR Δέσμη παλμικού λέιζερ (διάρκεια παλμού : 10 ns) κατευθύνεται στην ατμόσφαιρα. Tο ανιχνευτικό σύστημα καταγράφει το οπισθοσκεδαζόμενο σήμα για κάθε παλμό ως συνάρτηση του χρόνου άφιξης. Ετσι μέσω του χρόνου t=2r/c προσδιορίζεται η απόσταση r από την οποία προέρχεται το σήμα κάθε χρονική στιγμή. 27

Μελέτη περιβάλλοντος και ατμόσφαιρας (LIDAR) I( t) = k σ r N( r)exp[ 2 a( r) dr] 2 4πr 0 I(t): οπισθοσκεδαζόμενο σήμα σ/4πρ 2 : απώλεια λόγω ισότροπης σκέδασης Ν(r) : συγκέντρωση απορροφητή σε απόσταση r α(r) : συντελεστης απορρόφησης 28 t=2r/c

2. Φωτοακουστική Φασματοσκοπία Λέιζερ μεταβλητού λ μικρόφωνο Δείγμα Καθώς μεταβάλλεται το μήκος κύματος του λέιζερ, όταν συντονιστεί με την συχνότητα κάποιας ηλεκτρονικής ή δονητικής μετάπτωσης, τότε λόγω της υψηλής πίεσης στο δείγμα, τα διεγερμένα μόρια θα εφησυχάσουν μέσω κρούσεων και θα δημιουργηθεί ένα ωστικό κύμα το οποίο ανιχνεύεται με το μικρόφωνο. Καταγράφεται η ένταση του μικροφώνου σαν συνάρτηση του μήκους κύματος. Λαμβάνουμε πληροφορίες για την διεγερμένη ηλεκτρονική ή δονητική κατάσταση Μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι το μικρόφωνο εκτίθεται στο αέριο δί δείγμα που μερικές φορές μπορεί να είναι δραστικό και να καταστρέφει το μικρόφωνο. Όρια ανίχνευσης: Περίπου 10 7 με 10 8 μόρια ανά κβαντική κατάσταση ανά cm 3 29

3. Πολυφωτονική Φασματοσκοπία Οι μεγάλες εντάσεις των λέιζερ έχουν ως αποτέλεσμα την πιθανότητα απορρόφησης πέραν του ενός φωτονίου. Έτσι όλες οι προαναφερθείσες τεχνικές δύναται να πραγματοποιηθούν με απορρόφηση πολλαπλών φωτονίων. Συνέπειες της πολυφωτονικής διαδικασίας : Αλλαγή των κανόνων επιλογής Οι συνολικοί κανόνες επιλογής είναι το γινόμενο των κανόνων επιλογής που διέπει το κάθε μονοφωτονικό στάδιο της συνολικής διαδικασίας Π.χ. Για μία διφωτονική διαδικασία ο κανόνας επιλογής ως προς κέντρο συμμετρίαςείναι: g u g δηλ. Για διφωτονικές διαδικασίες οι επιτρεπτές μεταπτώσεις είναι g g και u u!! Παρατηρούμε λοιπόν ότι μεταπτώσεις που απαγορεύονται με ένα φωτόνιο επιτρέπονται με δύο! Ένα επιπλέον πλεονέκτημα τις πολυφωτονικής διαδικασίας είναι ότι φτάνουμε σε ενέργειες διέγερσης διπλάσιες ακόμη και τριπλάσιες από την συνηθισμένη ενέργεια της μονοφωτονικής διαδικασίας. 30

3. Πολυφωτονική Φασματοσκοπία Διεργασίες πολυφωτονικής διέγερσης/ιονισμού IP (2+1)REMPI (2+1)hν 1hν 1hν+ 1hν 2hν 2> 2> 2> 2> 3> 1> 1> 1> 1> 31 REMPI : Resonance enhanced multi-photon ionization

3. Πολυφωτονική Φασματοσκοπία Διεργασίες πολυφωτονικής διέγερσης Αλλαγή κανόνων επιλογής 1hν 2hν 2> 2> 2 M = E 1 μ n n 2 12 e μe n M = 1 μ 12 e 2 n> (g u)(u g)= g g (ΔJ=0, +1)(ΔJ=0, +1)= ΔJ=0, +2 1> 1> 32

3. Πολυφωτονική Φασματοσκοπία Φάσματα εκπομπής φθορισμού από οργανικές χρωστικές (διαλύματα μ σε μεθανόλη) κατόπιν διέγερσης με παλμικό λέιζερ Nd:YAG, λ:1064 nm, τ: 10 ns Fluorescen nce Intensity (arb. units) R6G DCM Pyr2 500 550 600 650 700 750 800 wavelength (nm) Ι LASER I F 0,202 473 0,427 1458 0,506 2345 0,634 3135 0,828 3794 Να ελεγχθεί μορφή της καμπύλης I =f[(i 2 wavelength (nm) η μρφή F LASER ) ] I F Μονο-φωτονική διέγερση = ki 0 ϕ ( εbc) F 1 2 I 2PF k( I0) ϕf ( δ 2PbC) 2 = Δι-φωτονική διέγερση δ : ενεργός διατομή ή/ / συντελεστής διφωτονικής απορρόφησης 1 GM = 1x10-50 cm 4 sec/photon 33

3. Πολυφωτονική Μικροσκοπία Εφαρμογές Δι- και Πολυ-φωτονικής μικροσκοπίας στη Βιολογία Η μη-γραμμική μμ εξάρτηση ξρηητης απορρόφησης ης οδηγεί σε εντοπισμό της διέγερσης σε μικρή περιοχή του δείγματος με αποτέλεσμα την αύξηση της χωρικής ανάλυσης (ευκρίνειας) + Ευκρίνεια + Ευελιξία διέγερσης (λ) + Μειωμένη φωτόλυση - (fs laser) Απεικόνιση δι-φωτονικού φθορισμού σε νεφρικά κύτταρα ποντικιού 34

3. Πολυφωτονική Μικροσκοπία Σχηματικό διάγραμμα μικροσκοπίου πολυ-φωτονικού φθορισμού 35

3α. Φασματοσκοπία Πολυφωτονικού Ιονισμού σε Συντονισμό (REMPI, Resonance Enhanced Multi Photon Ionization) Καθώς μεταβάλλεται το μήκος κύματος του λέιζερ, όταν συντονιστεί με την συχνότητα κάποιας ηλεκτρονικής-δονητικής-περιστροφικής μετάπτωσης, τότε λόγω της υψηλής έντασης του λέιζερ, ζρ, μεταφέρεται AB + μεγάλο ποσοστό του πληθυσμού στην διεγερμένη κατάσταση ο οποίος στην συνέχεια απορροφά ένα τουλάχιστον ακόμη φωτόνιο και ιονίζεται. Τα ιόντα που παράγονται δημιουργούν κάποιο ρεύμα το οποίο και καταγράφεται σαν συνάρτηση του μήκους κύματος. Λαμβάνουμε AB * πληροφορίες για την διεγερμένη ηλεκτρονική κατάσταση AB Ο συμβολισμός της REMPI είναι (m+n) όπου m είναι ο αριθμός των φωτονίων για συντονισμένη διέγερση του μορίου, και n ο αριθμός των φωτονίων που απαιτούνται για το ιονισμό της διεγερμένης κατάστασης Π.χ. (1+1), (2+1) (3+1), (2+2) κτλ. Όταν τα φωτόνια διέγερσης και ιονισμού είναι διαφορετικά τότε ο συμβολισμός είναι (m+n') Μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι απαιτεί θαλάμους κενού διότι οι ανίχνευση ιόντων δεν μπορεί να γίνει σε υψηλές πιέσεις Όρια ανίχνευσης: Περίπου 10 4 με 10 5 μόρια ανά κβαντική κατάσταση ανά cm 3 36

3α. Φασματοσκοπία Πολυφωτονικού Ιονισμού σε Συντονισμό (REMPI, Resonance Enhanced Multi Photon Ionization) Πολυ-φωτονικός ιονισμός του 1,3-βουταδιένιου 3hν (2+1)REMPI (3+1)REMPI Καθώς πραγματοποιείται σάρωση του μήκους κύματος του λέιζερ από υψηλότερα προς χαμηλότερα χμη μήκη κύματος (δηλ. Αύξηση της ενέργειας φωτονίου) παρατηρούνται διαδοχικά οι εξής διεργασίες : - λ > 3hc/IP (E=3hν = 3hc/λ < IP) (3+1) REMPI - λ ~ 3hc/IP (E=3hν = 3hc/λ ~ IP) τρι-φωτονικός ιοντισμός - λ > 2hc/IP (E=2hν = 2hc/λ < IP) (2+1) REMPI 37