Eu原子4f76snp Rydberg态场电离过程的研究

摘要

本文采用激光分步激发结合场电离探测技术，系统研究了Eu归属于第一电离限4f76s9S4的4f76s(9S)np(8PJ) Rydberg系列的场电离过程，把Eu原子从基态4f76s28S7/2经中间态4f76s6p10p9/2和4f76s7s8S7/2共振激发到4f76snp8PJ束缚态。施加高压脉冲电场使处于这些态上的原子电离，制备Eu束缚态的场电离光谱。其次，固定三步激光的波长，将Eu原子激发到特定的态，在滞后激光脉冲500ns后，施加脉宽(PW)分别为2.5μs和0.2μs的脉冲电场，得到不同脉宽下Eu原子4f76s(9S) npRydberg态场电离(EFI)过程图，把信号突然变大的位置记为态的场电离阈值，解释了黑体辐射在场电离过程中带来的影响。以及脉宽为2.5μs时，Eu原子4f76s(9S)npRydberg态的场电离特性表，首次通过实验拟合得到Eu原子Rydberg态的场电离阈公式。
　　除了这两个脉宽条件下，还改变PW观察可能对场电离过程产生的影响，然后在几种PW下利用三步激光共振激发并结合场电离探测的技术，研究了Eu原子归属于第一电离限4f76s9S4的4f76snp Rydberg态的场电离过程，得到了不同PW下Eu4f76snpRydberg态的场电离光谱图。特别的是，重点研究了在PW=0.2μs条件下4f76snpRydberg态的场电离过程。
　　最后，本文还采用激光分步激发结合场电离探测技术探测Sm原子高激发态场电离光谱。
　　总之，本工作运用EFI技术研究了Eu和Sm两种原子的场电离过程。对于Eu原子不但第一次得到了4f76snp Rydberg态在不同场电离电场下信号的大小，而且意外发现了场电离信号并非随着电场强度的增加而一直加大，在大于某一电场强度后，场电离信号会突然地下将，这一现象也是第一次观察到，在所得场电离的光谱图上叠加了一些包络结构，发现这和黑体辐射有关，并给出相关的解释。最后得到了适用于Eu原子4f76snp Rydberg态和有效量子数之间的关系式。对于Sm原子实验上第一次得到了其场电离图谱。所得实验数据既丰富了Eu和Sm原子外场的数据信息，而且为与之相关的技术研发提供了信息支持。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 外场中的Rydberg原子

1．2 原子外场的研究概况

1．3 本课题的研究内容

第二章 实验

2．1 实验设备

2．2 实验技术

2．3 实验方案

第三章 理论

3．1 原子的高激发态

3．2 场电离的相关理论

第四章 Eu 4f76snp Rydberg态场电离过程的研究

4．1 电场脉冲宽度对电场电离过程的影响

4．2 Eu原子的电场电离阈值和特性

4．3 本章小结

第五章 电场脉冲宽度对场电离的影响

5．1 脉宽0．2μs下Eu的场电离研究

5．2 不同脉宽下Eu的场电离研究

5．3 本章小结

第六章 用场电离探测到的Sm原子高激发态光谱

6．1 Sm原子场电离探测

6．2 本章小结

第七章 总结

7．1 主要研究结论

7．2 主要创新之处

7．3 未来的研究方向

参考文献

论文和科研情况说明

致谢