Photoinduced Rydberg Ionization Spectroscopy (光誘導雷得堡游離光譜術)

光誘導雷得堡游離光譜術(photoinduced Rydberg ionization(PIRI)spectroscopy)可說是質量解析臨界游離光譜術(mass-analyzed threshold ionization (MATI) spectroscopy)的延伸,是P. M. Johnson於1995年所發展出來的一種新技術。PIRI利用(1)長壽命的雷得堡分子(Rydberg molcule)和(2)光與雷得堡電子(Rydberg electron)弱作用力的物理特性,來紀錄離子在電子激發態時的振動光譜,PIRI不需要脈衝場,確知其質量,訊號弱,實驗困難。

當分子吸收光子的能量之後,被激發到高主量子數的雷得堡態(high n Redberg state),通常n >100 ,此時的分子被稱為雷得堡分子,可視為成對的離子核(ion core)和電子,兩者相距數百到數千埃(amstrongs)左右。此雷得堡態的能階大約在分子游離臨界(ionization threshold)之下8 cm-1,離子核和電子處於所謂的零動能(zero kinetic energy,ZEKE)狀態,因此稱為零動能離子(ZEKE ion)和零動能電子(ZEKE electron),若施以很小的電場(強度通常小於1 V/cm),此零動能離子和零動能電子立即被分開,MATI光譜術偵測零動能離子(ZEKE ion),然而ZEKE光譜術偵測零動能電子(ZEKE electron),都是用來紀錄離子在基態時的振動光譜的,兩者都需要兩道雷射光和延遲脈衝場游離的技術。MATI偵測零動能離子,確知離子的質量,訊號較弱,技術上比較困難,然而ZEKE偵測零動能電子,訊號較強,技術上相對於前者容易,缺點是沒有質量的訊息。當實驗課題(例如研究同素異構物(isotopomer)、自由基(radical)、分子複合物(complex)或團簇(cluster) )必須確知分子的質量時,MATI光譜術應是最佳的方法。

當長壽命的雷得堡分子再吸收光子,其雷得堡電子和光子的作用力很弱,然而離子核(ion core)和光子作用後,會產生內部的電子或振動躍遷,此成對的激發態的離子核和雷得堡電子會產生autoionization,學術術語為Rydberg molecules are autoionized,PIRI光譜術偵測激發態的離子訊號,具有質量資訊。因儀器昂貴且複雜,不易操作,至2001年6月為止,應用此技術所發表的論文總數,全世界尚不到10篇。

參考文獻:
1.  D. P. Taylor, J. G. Goode, J. E. LeClaire, and P. Johnson, J. Chem. Phys. 103, 6293-6295 (1995). "Photoinduced Rydberg ionization spectroscopy "
2.  J. G. Goode, J. E. LeClaire, and P. Johnson, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 159, 49 (1996). 
3.
  J. D. Taylor, J. G. Goode, and P. Johnson, Chem. Phys. Lett. 301, 121-130 (1999). "A comparative investigation of Rydberg-state survival in several molecules using mass-analyzed threshold ionization spectroscopy "   

背景音樂: [生命交響曲, 貝多芬]
上次網頁修改日期: 2001/10/05