Надпороговая ионизация атомов

ГЛАВА VII НАДПОРОГОВАЯ ИОНИЗАЦИЯ АТОМОВ [c.165]

Гл. VII. Надпороговая ионизация атомов [c.166]

В работе [7.21] измерялось угловое распределение фотоэлектронов при надпороговой ионизации атома водорода. 4-фотонная и 5-фотонная ионизация наблюдалась для излучения с длиной волны 355 нм. В случае 4-фотонной пороговой ионизации конечное состояние непрерывного спектра — это с1-волна, в то время как в случае 5-фотонной надпороговой ионизации это /-волна. Это объясняется наличием 3-фотонного резонанса со связанным 2р-состоянием при данной длине волны излучения. Согласно правилу Бете конечный переход в континуум представляет собой р-й-переход. Расчеты [7.22], выполненные в рамках теории возмущений задолго до указанного эксперимента, находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными. [c.174]

Рис. 12. Угловое распределение фотоэлектронов при 5-фотонной надпороговой ионизации атома цезия линейно поляризованным излучением с длиной волны 1064 нм. Экспериментальные точки —

Двухфотонная надпороговая ионизация атома водорода. В [c.176]

Рис. 7.4. Отношение квазиклассического сечения двухфотонной надпороговой ионизации атома водорода с главным квантовым числом п к результату численного расчета этого сечения в зависимости от длины волны излучения. Поле линейно

Метод расчета многофотонных матричных элементов надпороговой ионизации, основанный на квазидискретном базисе атомных состояний, каждое из которых имеет определенную ширину (в конце расчета все ширины устремляются к нулю), предложен в работе [7.42]. Метод апробирован на примере надпороговой ионизации атома водорода с поглощением 4 надпороговых фотонов и атома гелия с поглощением двух надпороговых фотонов. [c.183]

Экспериментальные данные для первых трех надпороговых пиков в энергетическом спектре электронов при ионизации атома водорода были приведены в работе 7.47]. Атом облучался коротким импульсом линейно поляризованного излучения с длиной волны 608 нм и интенсивностями 6 10 и 1,2 10 Вт/см . В работе [7.48 приведены экспериментальные энергетические спектры при надпороговой ионизации атома водорода излучением с длинами волн между 596 и 630 нм, пиковой интенсивно стью порядка 10 Вт/см и длите льно стью лазерного импульса порядка 500 фс. В полученных спектрах доминируют процессы резонансной ионизации с участием возбужденных состояний, сдвинутых вследствие динамического эффекта Штарка. [c.185]

Это подтверждается экспериментальными данными работы [7.49], в которой исследовалось угловое распределение фотоэлектронов при надпороговой ионизации атома водорода (рис. 7.11). Из рис. 7.11 видно, что угол [c.186]

Рис. 7.11. Зависимость ширины углового распределения от числа надпороговых фотонов при надпороговой ионизации атома водорода. Интенсивность излучения — 2,5 10 Вт/см . Экспериментальные точки — из работы [7.49

Рис. 7.12. Энергетические спектры при надпороговой ионизации атома ксенона. Интенсивность излучения — 5-10 Вт/см . (а) — линейно поляризованное излучение, (б) — циркулярно поляризованное излучение. Экспериментальные данные

Рис. 7.14. Энергетический спектр электронов при надпороговой ионизации атома аргона линейно поляризованным лазерным излучением с длиной волны 800 нм.

Рис. 7.15. Распределение электронов по энергиям при надпороговой ионизации атомов ксенона и неона линейно поляризованным излучением с интенсивностью

Рис. 7.17. Измеренное а) и рассчитанное (б) распределения электронов по энергиям (направление вылета электронов вдоль вектора поляризации линейно поляризованного излучения) при надпороговой ионизации атома гелия излучением с интенсивностью 10 Вт/см на рис. (а) приведены также и угловые распределения для различных энергий [7.59

Энергетические и угловые распределения электронов, образующихся при надпороговой ионизации атомов, отражают основные черты процесса многофотонного поглощения вплоть до полей субатомной напряженности. Критической является такая напряженность внешнего поля лазерного излучения, когда амплитуда колебаний свободного фотоэлектрона, вырванного из атома, становится порядка размера атома или превышает его. При [c.197]

Рис. 2.23. а - Форма фотоэлектронного спектра надпороговой ионизации атомов ксенона при различных значениях энергии импульса излучения Nd YAG лазера. С увеличением интенсивности светового поля центр тяжести спектра сдвигается в сторону больших энергий. [c.129]

Вторая причина — возникновение надпороговой ионизации (см. гл. VII). При F <С -Fa вероятность процесса надпорогового поглощения UT + /5 фотонов становится такого же порядка, что и вероятность поглощения К фотонов. Одновременно происходят различные процессы ионизации атома, отличающиеся различным числом S надпороговых фотонов и различными конечными состояниями электрона, имеющего различную кинетическую энергию = К S) и — Ei в зависимости от числа S надпороговых фотонов. [c.112]

Экспериментальные данные о прямой многофотонной ионизации атома водорода. При исследовании прямой многофотонной ионизации атома водорода имеют место две принципиальных трудности, которые уже обсуждались в начале этой главы. Первая заключается в возможности динамических резонансов, а вторая — в возможности надпороговой ионизации. Возможность ионизации относительно слабыми полями позволяет минимизировать влияние этих эффектов. Однако в этом случае только ионизация с небольшим числом поглощенных фотонов может наблюдаться. Кроме того, трудно приготовить мишень из газа водородных атомов, так как обычно большинство частиц находятся в форме молекул. Следовательно, можно заключить, что надежные экспериментальные данные могут быть получены только путем измерений энергетических спектров образованных фотоэлектронов. В таких спектрах можно разделить процессы пороговой и надпороговой ионизации. Промежуточные динамические резонансы и диссоциативная ионизация молекул водорода могут быть также выделены. [c.123]

Наиболее подробные данные представлены в работе [5.24]. Рассматривались два процесса 4-фотонная и 6-фотонная ионизация основного состояния атома водорода. Пороговая ионизация наблюдалась при умеренном значении интенсивности излучения порядка 10 Вт/см . Было найдено, что в обоих случаях кинетическая энергия фотоэлектронов очень мала — порядка 0,2 эВ в первом случае и порядка 0,5 эВ во втором. Хотя длительность лазерного излучения была относительно велика — 10 не, но при малой кинетической энергии фотоэлектрона и небольшом значении лазерной интенсивности создаются условия для небольшого искажения электронных траекторий между родительским атомным ионом и детектором. Анализ электронных спектров позволяет отделить пороговую ионизацию от надпороговой. В случае 4-фотонной ионизации надпороговая ионизация отсутствовала. Электроны наблюдались под углом 90° к направлению лазерного пучка. [c.125]

Одним из интереснейших новых эффектов стал проявляющийся в сверхсильных полях эффект надпороговой ионизации атомов [26]. Неожиданно сильным оказывается нелинейный отклик электрона, рассеивающегося на ионе в поле сверхсильной световой волны последнее может привести к генерации многих хорошо сфазированных интенсивных гармоник, а следовательно, и к генерации сгустков электрического поля длительностью порядка Ю"" —Ю с [27]. [c.295]

В работе [7.24] найдено теоретическое угловое распределение для 5-фотонной надпороговой ионизации атома цезия (К = 4, 8 = 1). Эти результаты показаны на рис. 12 вместе с экспериментальными данными работы [7.16]. Такие распределения типичны для многофотонной надпоро-говой ионизации они хорошо согласуются с распределением (7.14) [7.25. [c.175]

Дополнительным аргументом в пользу определяюш ей роли перерассеяния фотоэлектрона на атомном остове явились результаты эксперимента 7.60], в котором наблюдался процесс надпороговой ионизации атома водорода. Условия проведения этого эксперимента были аналогичны описанным выше условиям экспериментов с многоэлектронными атомами. Использовалось излучение с частотой 2 эВ и интенсивностью до I = Ю Вт/см при длительности импульса в 40 фс. Зарегистрированные при этом электронные энергетические спектры суш ественно отличаются от описанных выше — не наблюдается явно выраженное плато и нет быстрых электронов. Причина состоит в том, что в данном случае (е — 2е)-процесс невозможен из-за отсутствия второго электрона, а упругое рассеяние назад быстрого (единственного) электрона атома водорода имеет малое сечение. [c.194]

Процесс надпороговой ионизации атомов, основные черты которого изложены в этой главе, представляет собой вариант многофотонного процесса, в котором атомный электрон увеличивает свою энергию не только за счет переходов по спектру связанных состояний, но и за счет переходов по непрерывному спектру. Соответственно процесс надпороговой ионизации всегда является процессом более высокого порядка по числу поглош енных фотонов по сравнению с прямым процессом пороговой мпогофотонной ионизации атома. [c.197]

Надпороговая ионизация атомов. Атом, ионизованный в процессе многофотонного поглощения, может продолжить поглощение фотонов из лазерного поля — в этом и состоит явление надпороговой ионизации. Фактически в этом случае речь идет о поглощении квазисвободным электроном, покинувшим атом, но все еше находящимся вблизи ионного остова, одного или нескольких дополнительных фотонов из падающего лазерного излучения. Разумеется, полностью свободный электрон, как мы уже не раз подчеркивали (см. 2.1), не сможет участвовать в таком процессе. [c.128]

Мы уже упоминали в п. 2.5.7 о неожиданно сильном эффекте надпороговой ионизации атомов — электроны, уже освобожденные полем из атомного плена , продолжают интенсивно поглощать фотоны из падающего лазерного излучения. Электронный континуум оказывается как бы структурированным под действием лазерного излучения в спектре энергии фотоэлектронов образуются многочисленные пики, разнесенные на величину кванта энергии электромагнитного поля (см. рис. 2.23д). Когерентный оптический отклик квазисвободных электронов, совершающих вынужденные колебания большой амплитуды в поле мощной световой волны в окрестности материнских ионов, оказывается сильно нелинейным, что может привести к генерации множественных оптических гармоник, хорошо сфазированных друг с другом, а следовательно, и к генерации сгустков электрического поля длительностью порядка 10" — 10 с (в аттосекундном диапазоне). [c.183]

Оно сводится прежде всего к тому, что при взаимодействии света с атомом должно быть достаточно большое число надпороговых электронов в противном случае мы имеем дело с пороговой многофотонной ионизацией, рассчитываемой в соответствующем порядке теории возмущений, и, разумеется, в этом случае нет двухъямного потенциала, и нет смысла применять метод Крамерса-Хеннебергера. Надпороговая ионизация реализуется при [c.54]

Сечение 16-фотонной ионизации основного состояния атома водорода полем линейной поляризации представлено на рис. 5.2 [5.7]. Предполагалось, что надпороговая ионизация не реализуется. Показаны 15-фотонные резонансы с возбужденными состояниями с г = 2 и 3, а также резонансы с поглогцением меньшего числа фотонов. [c.117]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...