光致電離

不是每個遇到原子或離子的光子都會使其發生光致電離。發生光致電離的概率與光致電離截面有關，取決於光子和所靶目標的能量。對於能量低於電離閾值的光子，光電離截面接近零。 但是，隨着脈衝激光器的發展，我們已經有可能產生極強的相干光，其中可能發生多光子電離。甚至在更高的強度（約10^15-10^16W / cm^2的紅外或可見光），觀察到非擾動現象。 ^[1-2] 

低於電離閾值的光子能量實際上可以結合它們的能量用來電離原子。這種概率隨着所需的光子數量迅速降低，但是隨着高強度脈衝激光器的發展使得這種情況很可能發生。在擾動區域（光頻率低於約10^14W/cm^2），吸收N光子的概率取決於激光強度I，記作I^N。 ^[3]  對於更高的強度，這種可靠性因為接着發生的AC斯塔克效應而消失。 ^[4] 

共振增強多光子電離（REMPI）是應用於原子和小分子的光譜學的技術，其中可調諧激光可以用於接近激發的中間態。

高於閾值電離（ATI） ^[5]  是多光子電離的擴展，其中吸收比實際電離原子所需的更多的光子。多餘能量給予釋放的電子比通常情況下剛剛高於閾值電離更高的動能。更確切地説，系統在其光電子光譜中將具有由光子能量分離的多個峯，這表明所發射的電子具有比在正常（最低可能數目的光子）電離情況下更多的動能。從靶釋放的電子將具有大約比整數個光子能量更多的動能。

中性原子或分子失去電子成為正離子的過程。處於基態的中性原子（或分子）受到電子、正離子、其他原子碰撞或吸收光子而獲得一定能量時，將躍遷到較高能態。這時原子被激發，稱為受激原子，當原子獲得更大能量時，可能有一個或多個電子脱離核的束縛成為自由電子，使原子（或分子）成為帶正電荷的系統，稱為正離子。這種過程稱電離或離化。

失去一個電子的原子稱為一次離化原子，失去兩個電子的原子稱為二次離化原子……。當所有電子都失去時，原子被完全離化。速度不大的自由電子可能附着在某些中性原子上，這種有一個或多個附加電子的原子，稱為負離子。

正離子和負離子統稱為離子。氣體中大量原子被電離時，在外場作用下,正離子和自由電子將朝相反方向運動形成電流,氣體因而失去絕緣特性，成為具有導電性的所謂電離氣體。電離氣體中帶電粒子同原子、分子以及電磁場之間的複雜相互作用，使它成為一個內容豐富並有廣泛技術應用的研究領域。