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Erschienen in:
2015 | OriginalPaper | Buchkapitel
5. Ionenlaser
verfasst von : Hans Joachim Eichler, Jürgen Eichler
Erschienen in: Laser
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
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Zusammenfassung
Bei den Ionenlasern handelt es sich um Gasentladungslaser, die den Lasern mit atomaren Gasen ähneln. Ein Ion ist ein Atom, bei dem ein oder mehrere Elektronen meist aus den äußeren Bahnen abgelöst ist. Das Ion ist daher positiv geladen, wobei die Ladung einer oder mehrerer Elementarladungen e entspricht. Die verbleibenden Elektronen können ähnlich wie in einem Atom angeregt werden und emittieren Licht bei dem Übergang in den Grundzustand oder andere angeregte Zustände. Laserübergänge sind ebenfalls wie in Atomen möglich. Da zu jedem Atom mehrere Ionen gehören, ergibt sich durch deren Existenz eine Vielzahl von zusätzlichen Laserlinien.
Ionen werden in jeder Gasentladung durch Stoß von Elektronen, angeregten Atomen oder anderen Ionen mit Atomen erzeugt, die Atome werden „ionisiert“ und Teilchen angeregt, so dass Gasentladungen neben atomaren Übergängen auch Licht durch Elektronenübergänge in Ionen emittieren. In Ionen sind die äußeren Elektronen durch das Kernfeld stark gebunden, so dass sich Zustände mit großen Energiedifferenzen ergeben und Strahlung kürzerer Wellenlänge als mit Atomen möglich wird.
Ionen können außer durch elektrische Entladungen auch in laserinduzierten Plasmen erzeugt werden. Dazu wird der Strahl eines gepulsten Hochleistungslasers z. B. auf ein festes Target fokussiert. Dieses verdampft. Durch die hohe zugeführte Energiedichte werden Elektronen und Ionen gebildet, wobei sehr hohe Ionisierungsgrade erzeugt werden, d. h. viele Elektronen von den Atomen abgelöst werden. Derartige Ionen emittieren kurzwelliges Licht und eignen sich zum Aufbau von Röntgenlasern, worauf in Abschn. 11.2 eingegangen wird.