RIS用激光器
RIS方法的基本组成部分是可调激光器,它可以是脉冲或连续波的品种。脉冲激光器更经常使用,因为它们可以增加时间分辨率测量系统.此外,脉冲激光器产生高峰值功率,允许有效利用非线性光学产生短波辐射例如,在倍频,频率为ω的光子1事故水晶会以频率ω1和2ω1,其中分量为2ω1可以有很大一部分ω的强度1.非线性过程是有效的激光梁是强烈的,这种条件有利于脉冲激光器,但不排除使用某些类型的连续波激光器。对于每个原子,RIS过程中可以饱和的体积取决于每脉冲的激光能量和激光的其他方面。
原子计数
这个概念原子是古老的;希腊哲学家德谟克利特(c。460 -c。370公元前)提出一种形式“原子论”其中包含了后来由英国化学家引入的化学原子的基本特征约翰·道尔顿在1810年。英国物理学家欧内斯特·卢瑟福1908年,德国物理学家谈到了原子计数汉斯·盖革,公开了第一个电离辐射电子探测器。波长可调激光器的发展使卢瑟福的研究成为可能概念计数原子。如上所述,RIS可以用来去除一个电子从每个原子中选定一种类型,而现代版的电探测器,称为正比计数器,甚至可以计算单个电子。因此,最基本的原子计数形式所需要的就是使适当的激光束脉冲通过比例计数器。
原子计数的实验演示可以通过引入低浓度的铯蒸汽成比例计数器,通常用于核辐射检测,即含有“计数”气体组成的混合物氩而且甲烷.脉冲激光束用来实现所示的简单两步RIS方案 可以通过一个比例计数器来检测单个铯原子,而不会受到数量多得多的氩原子和甲烷分子的干扰。
共振电离质谱法
为了确定亲属关系权重的原子核,质谱计是最有用的工具之一吗分析化学家。如果两个原子有相同数量的质子(表示Z)包含不同数目的中子,N,它们被称为同位素;如果他们有相同的相对原子质量,一个, (Z+N),但它们的质子数不同等压线.质谱仪很适合测量同位素,但它们很难分辨几乎相等质量的等压线。RIS的结合,本质上是一个Z-选择过程,解决了等压线问题。此外,RIS在接近饱和的情况下为质谱仪提供了比传统方法灵敏得多的电离源电子枪.这种联合技术被称为共振电离质谱(RIMS),也消除了使用传统电子枪时分子背景电离产生的问题。在RIMS方法中,由于这些分子离子的干扰大大减少,再次由于固有的RIS过程的选择性。
从那时起四极质量过滤器和飞行时间质谱仪已经开发出来了。这三种类型已内置于rim系统(看到质谱分析).
惰性气体检测
如上所述,RIS可以应用于惰性气体由于第一个激发步骤所需的波长较短,因此非常困难。探测稀有气体的特殊同位素,如氪- 81(81Kr),非常重要。因此,如图15所示,开发了一个系统来证明RIS可以用于计数少量的氪-81个原子。这样做的目的装置本质上是贯彻这个概念的吗排序的恶魔由苏格兰物理学家介绍詹姆斯·克拉克·马克斯韦尔,在19世纪后期,物理学家对这一研究产生了浓厚的兴趣热力学第二定律,或熵原则。因此,实验的目标是检测所有的氪-81原子,并单独计算它们,即使混合了大量的氪-82原子,氪的其他同位素,以及许多其他类型的原子或分子。该方案涉及先实现Z-选择性使用RIS对氪进行排序,然后用一个-选择性使用四极质量滤波器。有必要包括一个“原子聚集器”,以增加一个氪的机会亚当会在激光梁当光束脉冲通过仪器时。原子聚束器由靠近原子的表面组成温度的液体氦冷凝氪原子和另一个脉冲激光加热表面,就在RIS激光脉冲应用之前。后共振在电离过程中,惰性原子被植入探测器中,探测器将它们从最初被限制的真空部分中移除。当每个离子被注入时,会发射少量电子,这些脉冲被计数以确定注入原子的数量。这个过程一直持续到几乎所有的氪-81原子都被计算出来。这种仪器的设计的变化包括实现用于选择氪-81或其他同位素的飞行时间质谱计。
因为漫长放射性衰变半衰期(21万年)的氪-81,它是不可能确定这些原子的衰变计数的小数字。由于RIS方法可以计算少量的氪-81原子,它可以用于极地冰的年代测定,以获得其历史气候到大约一百万年前,也用于研究历史冰川.约会的地下水长达一百万年的研究是一个重要的应用水文还有保险柜的知识沉积核废料。此外,对氪-81以及至少一种稳定的氪同位素的分析,为获得月球物质和陨石的宇宙射线暴露年龄提供了一种方法。