Перезаря́дка ио́нов, элементарный процесс взаимодействия положительного иона с нейтральным атомом (молекулой) газа, при котором один из электронов нейтральной частицы переходит к иону. Перезарядка ионов происходит по схеме: $A^{+}+B^0→A^0+B^{+}$ (верхние индексы указывают заряд частицы). Если при перезарядке ионов внутренняя энергия системы взаимодействующих частиц не меняется, то перезарядка называется резонансной. Пример симметричной резонансной перезарядки ионов – обмен электроном между атомарным ионом и атомом того же элемента.

Вероятность перезарядки ионов определяется эффективным сечением перезарядки $σ,$ которое зависит от вида сталкивающихся частиц, их относительной скорости $v$ и т. н. параметра Месси $ξ=aΔℰ/\hbar v,$ где $a$ – расстояние порядка размера атома, $Δℰ$ – изменение внутренней энергии системы частиц, $\hbar$ – постоянная Планка. В случае симметричной резонансной перезарядки ионов параметр Месси равен 0, т. к. $Δℰ=0,$ и сечение перезарядки $σ$ монотонно растёт с уменьшением скорости столкновения частиц и при тепловых энергиях может значительно превышать газокинетическое сечение столкновений. Для нерезонансной перезарядки в зависимости $σ(v)$ имеется максимум при $ξ∼1;$ при больших скоростях столкновения $(ξ≪1)$ поведение $σ(v)$ такое же, как для симметричной резонансной перезарядки, а при малых скоростях столкновения $(ξ≫1)$ сечение экспоненциально падает с уменьшением $v.$ Зависимости $σ(v)$ перезарядки протонов на атомах (симметричная резонансная перезарядка ионов) и молекулах (нерезонансная перезарядка ионов) водорода приведены на рисунке.

Зависимости эффективного сечения перезарядки протонов в атомарном (H) и молекулярном (H₂) водороде от скорости столкновения частиц.Зависимости эффективного сечения перезарядки протонов в атомарном (H) и молекулярном (H₂) водороде от скорости столкновения частиц.Возможна также резонансная перезарядка ионов с образованием возбуждённого атома, когда электрон захватывается на один из свободных верхних энергетических уровней. В электроотрицательных газах может происходить перезарядка ионов, при котоpой положительный ион захватывает два электрона, превращаясь в отрицательный ион. Перезарядка ионов возможна вблизи поверхности металла, при этом ион нейтрализуется электроном металла.

Перезарядка ионов играет существенную роль в балансе частиц высокотемпературной плазмы, определяет торможение пучка атомов, инжектированных в плазму того же химического элемента, подвижность ионов в собственном атомарном газе, свойства газоразрядной плазмы, созданной в атомарном газе, и др.