Резонансный процесс многофотонной ионизации

Возникновение динамического штарковского сдвига атомных уровней приводит к ряду весьма существенных эффектов при нелинейной ионизации атомов. Увеличение потенциала ионизации может приводить к изменению степени нелинейности процесса (порогового числа поглощенных фотонов). Сдвиги атомных уровней нарушают возможность выделения прямого (в отсутствие промежуточных резонансов с реальными возбужденными состояниями, см. гл. V) и резонансного (см. гл. VI) процессов многофотонной ионизации путем подбора частоты излучения. Из-за гауссовой формы импульса лазерного излучения (гл. III) по мере нарастания интенсивности излучения на фронте импульса из-за сдвига уровней чередуются прямые и резонансные процессы ионизации (так называемые динамические резонансы, см. гл. VI). [c.20]

В основе этого метода лежит наблюдение процесса многофотонной ионизации атома при наличии промежуточного многофотонного резонанса с исследуемым уровнем. Регистрируются фотоэлектроны, число которых резонансно возрастает при возникновении промежуточного резонанса. При увеличении интенсивности ионизующего излучения уровень атома сдвигается, и энергия фиксированного резонансного уровня по отношению к основному изменяется. Изменение частоты излучения позволяет компенсировать это изменение энергии, вновь реализовать промежуточный многофотонный резонанс и наблюдать резонансное возрастание в выходе электронов. По величине изменения частоты излучения получают данные о штарковском сдвиге уровня. Рис. 4.3 иллюстрирует этот метод. [c.89]

Наблюдение резонансов в выходе ионов при вариации частоты излучения. Из материала, приведенного в гл. VI, следует, что возникновение резонанса между энергией нескольких фотонов и энергией перехода в спектре атома, как правило, приводит к увеличению вероятности процесса многофотонной ионизации и, тем самым, к резонансному возрастанию в выходе ионов. Если предположить, что многозарядные ионы образуются в результате каскадного процесса, то резонанс в выходе ионов должен приводить к резонансу в выходе ионов Действительно, мишенью для процесса образования ионов являются ионы. Таким образом, надо ожидать корреляции между частотой излучения, при которой наблюдаются резонансы в выходе ионов и Поиски таких корр ел Ир о в анных резонансов являются одной из основных задач данного метода. [c.203]

Второй эффект — возникновение динамических резонансов (в том числе, многофотонных) при сдвиге атомных уровней под действием изменяющегося во времени поля в импульсе лазерного излучения (см. разд. 6.6). Это приводит к чередованию прямого (в отсутствие резонансов) и резонансного процессов ионизации на фронте и на спаде одного импульса лазерного излучения. Только в слабом поле, когда штарковский сдвиг мал, можно говорить о каком-то одном процессе, прямом или резонансном. Критерий малости очевиден — 5Еп Е) < Г, где Г — максимальная из всех других ширин, имеющих место в конкретном эксперименте (доплеровской ширины, ширины спектра лазерного излучения и т.д.). [c.109]

В этой главе мы рассмотрим несколько типичных резонансных процессов ионизации атомов, на примере которых хорошо видна роль различных параметров, определяющих резонансный процесс, а также некоторые наиболее важные новые данные, полученные методом резонансной многофотонной ионизационной спектроскопии атомов. Читателю, желающему получить полную картину процесса многофотонной резонансной ионизации атомов, целесообразно обратиться также к книге [6.1, гл. VII. [c.142]

Таким образом, экспериментальные данные хорошо согласуются с описанием процесса резонансной многофотонной ионизации с ионизационным механизмом уширения резонансного состояния при учете штарковского уширения резонанса в неоднородном пространственно-временном распределении интенсивности излучения. [c.145]

Многофотонная ионизация через автоионизационные состояния. Различные процессы резонансной ионизации могут иметь место с участием автоионизационных состояний. Схемы наиболее важных процессов приведены на рис. 6.7. Можно классифицировать эти процессы следующим образом [c.157]

Если резюмировать весь материал, приведенный в этом разделе, то можно утверждать, что основным механизмом образования многозарядных атомарных ионов в многофотонном предельном случае (7 > 1) является каскадный процесс. При этом ионизация атомов и атомарных ионов происходит в результате различных прямых пороговых и надпороговых, а также резонансных процессов, приводящих к образованию ионов как в основном, так и в возбужденных состояниях. [c.212]

Надо иметь в виду, что все изложенное выше относительно угловых распределений справедливо лишь при не очень большой напряженности поля. Если же напряженность поля излучения достаточно велика, то коэффициенты Ai в (5.8) становятся зависящими от этой напряженности. Этот эффект был обнаружен экспериментально в работе [5.52] на примере 4-фотонного прямого процесса ионизации атома цезия. Зависимость углового распределения от интенсивности излучения обусловлена изменением энергий связанных атомных состояний из-за динамического эффекта Штарка. Такие сдвиги изменяют вероятность ионизации из-за изменения резонансных расстроек с промежуточными связанными состояниями. Однако эти изменения трудно зарегистрировать из-за большой неточности, возникающей при измерении абсолютных величин многофотонных сечений. [c.132]

Наибольший интерес для прикладных целей представляет резонансная ионизация в слабом поле лазерного излучения. В этом случае возмущение атомного спектра пренебрежимо мало. Этот процесс используется в многофотонной резонансной ионизационной спектроскопии. Переходы между состояниями с одинаковой четностью имеют место при поглощении четного числа фотонов. Это — новая область атомной спектроскопии. Второе принципиальное достижение — это метод двухфотонной спектроскопии в пучках, распространяющихся в противоположных направлениях. Такой метод свободен от доплеровского уширения. Многофотонная резонансная спектроскопия хорошо развита [6.6] однако ее усовершенствование продолжается и по сей день (см., например, обзор [6.59]). [c.164]

Другой важный вывод, следующий из материала, рассмотренного в этой главе — в весьма широком диапазоне изменения напряженности внешнего ионизующего поля различные эффекты приводят к существенному изменению исходного атомного спектра и к нарушению тех простых соотношений, которые разделяют прямой и резонансный процессы многофотониой ионизации атомов. Нижняя граница этого интервала напряженностей поля может быть весьма малой, например, при реализации однофотонного резонанса и перемешивания Раби резонансных состояний. Верхняя граница соответствует границе многофотониой области, т.е. она определяется из условия для параметра адиабатичностн 7 1. [c.164]

Рис. 2. Схема процесса многофотонной ионизации сцрава — прямой процесс слева — резонансный.

Фотоионизация и туннельный эффект. Нелинейная ионизация. Прямой процесс многофотонной ионияации. Регонансный процесс многофотонной ионизации. Метод многофотонной резонансной ионизационной спектроскопии [c.56]

Резонансный процесс многофотоиной иоиизации. Процесс многофотонной ионизации называется резонансным, если реализуется какой-либо резонанс между энергией нескольких квантов излучения и энергией перехода в спектре связанных электронных состояний. Очевидно, что условие реализации резонансного процесса (рис. 4) противоположно условию реализации прямого процесса (11) [c.64]

Из общего вида составного матричного элемента для процесса многофотонной ионизации (2.11) видно, что возникновение промежуточного резонанса означает уменьшение одной из расстроек в знаменателе соотношения (2.11), т.е. увеличение вероятности ионизации по сравнению с вероятностью прямого процесса (т.е. с вероятностью ионизации для частоты в межрезонансных промежутках). Масштаб этого увеличения в слабом поле обратно пропорционален квадрату ширины резонансного состояния. [c.141]

Выше, в гл. V и VI в многофотонном пределе выделены прямой (гл. V) и резонансный (гл. VI) процессы ионизации. Однако на этом содержание многофотонного предельного случая не исчерпывается. При напряженности внешнего электромагнитного поля, меньшей атомной напряженности, реализуется еще один процесс — так называемый надпороговый процесс многофотониой ионизации. Прямой миогофотонный процесс, рассмотренный в гл. V, является пороговым процессом — ионизация происходит за счет поглощения минимально необходимого (порогового) числа фотонов для выполнения закона сохранения энергии, а именно, К = Ei/uj + 1). Однако ионизация может иметь место и в результате поглощения большего числа фотонов, чем К. Это и есть процесс надпороговой ионизации. [c.165]

Количеств, характеристикой дп-фотонного процесса может служить вероятность соответствующего лг-фо-тонного перехода Для вынужденных М. п. в поло монохроматич. потоков излучения с частотами со,, й) ,. .., 01 вероятность можно представить в виде К т = ЛfnП n2...nJn, где П1,112,. .., n — плотности числа фотонов с соответствующими энергиями йо)2,. .., Йсот- Т. о., скорость вынужденных М. п. является нелинейной ф-цией интенсивности падающего поля. Константа Л зависит от вида энергетич. спектра поглощения вещества, типа М. п., частоты и поляризации падающего излучения. Если, напр., к.-л. из частот возбуждающего излучения или их комбинация оказывается близкой к частоте перехода из начального в промежуточное квантовое состояние, то величина а следовательно, и вероятность резонансным образом возрастают. При этом резко возрастает и скорость соответствующих ступенчатых процессов. Т. о., наличие промежуточных резонансов ведёт к одноврем. проявлению многофотонныл и ступенчатых процессов. Такая ситуация имеет место, напр., в случае резонансной флуоресценции, резонансного комбинац. рассеяния, резонансной многофотонной ионизации и т. д. [c.167]

Как уже говорилось в гл. I, при нелинейной ионизации атомов (частота поля UJ меньше потенциала ионизации атома Ei) ъ многофотонном предельном случае (параметр адиабатичностн 1) всегда может реализовываться такая ситуация, когда энергия какого-то числа К фотонов (где К < К — порогового числа фотонов, необходимого для ионизации атома) оказывается равной энергии перехода, разрешенного правилами отбора, из начального (в том числе, основного) состояния i в определенное возбужденное состояние п. Процесс ионизации при наличии такого промежуточного резонанса принято называть резонансным процессом ионизации, а величину К — степенью нелинейного резонанса. [c.140]

На начальной стадии исследования процесса резонансной многофотонной ионизации атомов в экспериментальном плане основное внимание уделялось степени нелинейности dlogw/dlogl при настройке и расстройке резонанса (I — интенсивность излучения), зависимости вероятности ионизации W от настройки Ani частоты электромагнитного поля на резонанс, проявлению штарковского сдвига резонансного уровня [6 Л]. Основным вопросом теории было получение соотношений, описывающих зависимость вероятности ионизации в резонансе от напряженности поля F и абсолютных величин различных других параметров, характеризующих резонансное состояние и ионизующее излучение. Этот круг вопросов обсуждается в книге [6Л, гл. III и VII], а также в ряде обзоров [6.2-6.5 . [c.142]

Резонансный процесс ионизации оказался весьма важным для таких приложений, кж метод резонансной многофотониой спектроскопии [6.6 Хорошее спектральное разрешение, которое можно осуществить, используя одночастотное лазерное излучение и метод пересекающихся пучков (атомарного пучка и пучка лазерного излучения), а также высокая эффективность, обусловленная регистрацией ионов, делает этот метод вполне конкурентно способным по сравнению с традиционным методом наблюдения излучения при релаксации возбужденных состояний [6.6]. Ряд важных результатов этот метод дал при исследовании атомов (см. п. 6.3), но наиболее широко он применяется при исследовании спектров молекул. Спектроскопический аспект процесса многофотонной резонансной ионизации сводится не только к измерению энергий возбужденных атомных состояний. Он включает в себя также и исследование возмущения этих состояний в поле излучения (динамический эффект Штарка, гл. II), получение экспериментальных данных о многофотонных матричных элементах, наблюдение различных экзотических переходов (квадрупольных, запрещенных, двухэлектронных и т.д.). [c.142]

Осцилляции Раби между основным состоянием и компонентами дублета определяются в данном случае двз хфотонным матричным элементом, т.е. частота. Раби линейна по интенсивности излучения и, таким образом, имеет тот же порядок величины, что и динамические штарковские сдвиги основно го и резонансного состояний. Следовательно, последние также должны быть учтены при рассмотрении процесса резонансной многофотонной ионизации. [c.153]

Хорошо известны многочисленные попытки доказать существование процесса двухэлектронной многофотонной ионизации щелочноземель ных атомов, используя для этого метод наблюдения и анализа резонансов в выходе одно и двухзарядных ионов, возникающих при изменении частоты лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона частот (8000 9500 нм, см., например, [8.26-8.29]). В некоторых из этих работ использовалось и дополнительное маломощное лазерное излучение видимого диапазона частот для резонансного возбуждения атомов в опреде-ленные состояния. В этих работах указывается на различные конкретные частные случаи, когда соотношения выходов ионов Хе+ и Хе + не на ходят удовлетворительного объяснения в рамках каскадной модели и находятся в согласии с моделью одновременного отрыва двух электронов. Однако всегда эти выводы неоднозначны, так как результаты эксперимен та позволяют предложить и другую интерпретацию. В отсутствие данных [c.219]

На основании методов, изложенных в гл. 2, можно последовательно квантовотеоретически или полуклассически исследовать нелинейные процессы, в частности в резонансной области, а также при очень сильных полях, причем для этого следует применить теорию возмущений высшего порядка или методы, не основанные на теории возмущений. [Примером применения теории возмущений очень высокого порядка может служить расчет многофотонной ионизации (ср. п. 3.134).] Взаимодействие сильных электромагнитных полей с атомными системами может приводить к сильным сдвигам и уширениям уровней энергии оно может также влиять на релаксационные процессы. Поэтому само взаимодействие атомной системы с волной накачки и с пробной волной качественно изменяется и становится зависящим от нитенсивности накачки. Такие сдвиги уровней можно точно измерить при помощи средств спектроскопии высокого разрешения [3.1-7]. Влияние на релаксационные процессы обнаруживается, например, при вынужденном бриллюэновском рассеянии света высокой интенсивности [3.1-11]. [c.487]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...