少周期强激光脉冲下氩原子的再碰撞激发电离

文章利用库仑修正的量子轨迹方法（Coulomb-corrected quantum-trajectories, CCQT）研究了氩（Ar）原子在少周期激光脉冲中的再碰撞激发电离（recollision excitation with subsequent ionization,RESI）过程。研究发现，随着光强的增大，Ar原子的动量关联分布逐渐由第二四象限向第一三象限转变，与实验结果吻合。分析表明，电子关联的转变主要是由于第一个电子返回时所携带的能量随光强变化造成的。     

啁啾激光脉冲控制电子纵向动量关联谱研究

采用三维半经典再散射模型研究了周期量级啁啾脉冲中He原子非序列双电离电子的纵向(沿激光电场极化方向)动量关联谱,其中一、三象限分布的不对称性对啁啾参数变化很敏感.该性质是由电场分布的不对称性引起的.通过调节啁啾脉冲参数可以比调节一般周期量级脉冲的绝对相位能更灵敏地控制动量关联谱.     

少周期飞秒激光场下Ne原子的非顺序双电离

本文实验测量了少周期飞秒激光场下惰性气体Ne原子非顺序双电离引起的Ne~(2+)离子动量分布,发现该分布强烈依赖于激光场的载波-包络相位(Carrier-Envelope Phase,CEP),在某些CEP条件下呈现出明显不对称的双峰结构.半经典理论计算可以定性地重现实验结果.理论分析表明,二价离子的不对称动量分布来自于非顺序双电离过程中碰撞直接电离(Recollision-Impact-Ionization,RII)与碰撞-激发电离(Recollision-Excitation and Subsequent Ionization,RESI)两个通道的贡献,其中不对称双峰结构来自于RII通道,而RESI通道影响的是低动量部分,导致双峰结构变平.RII通道中产生的Ne~(2+)离子动量分布对CEP有较强的依赖性,而RESI通道中Ne~(2+)离子动量分布随CEP的变化不明显.进一步的计算表明,离子实库仑势在非顺序双电离过程中起到非常重要的作用,它将引起RESI通道产量增大.     

反向旋转圆偏振双色激光场驱动下氩原子非顺序双电离研究

在经典系综模型下,研究了氩(Argon, Ar)原子在800 nm和400 nm反向旋转圆偏振双色(Counterrotating Circularly Polarized Two-Color, CRTC)激光场驱动下的非顺序双电离(Non-Sequential Double Ionization, NSDI)过程.理论分析了激光强度、双色场强度比、脉冲相对相位,以及激光脉冲宽度等光场参数对非顺序双电离机制及其量子产率的影响,得到了双电子能量的时间演化谱;发现并分析了两种不同的非顺序双电离机制;讨论了电子返回碰撞能对不同非顺序双电离过程的影响.     

少周期强激光脉冲下光电子谱的Fisher信息

文章利用数值求解含时薛定谔方程的方法计算了少周期强激光脉冲下不同载波包络相位(CEP)对应的光电子能谱和动量谱,探讨利用光电子动量谱提取CEP的方案,并利用Fisher信息对该方案的精度极限进行了表征。通过计算发现,Fisher信息以及测量精度随CEP以π为周期变化,在CEP为9π/10和19π/10时Fisher信息的值最大,即测量精度最高。     

强激光场原子电离过程中库仑势对光电子横向动量分布的影响研究

本文研究了强激光场原子电离过程中,库仑势对光电子横向动量分布的影响.通过深入考察强场物理过程的三步模型并且结合所研究问题的特点,使用一种新的简化强场轨道概念,发展了一个解析的(隐式)包含库仑效应的电子运动模型.进而使用此模型研究了光电子横向动量分布在库仑势和激光场联合作用下的演化.研究发现,横向动量分布在库仑势的作用下与初始高斯分布相比非常明显地变窄.深入研究解析(隐式)模型发现,库仑势的作用导致电子横向动量在一类特殊的电子轨道附近发生聚集,这对应隧穿电子的偏折函数(Deflection Function)中存在的一种鞍点结构,这种结构对应着最终电子横向动量分布上奇异结构的出现,即尖峰结构.从物理过程中来说,当隧穿电子返回原子核附近时,鞍点附近的轨道会受到原子核的吸引作用对其横向动量进行补偿使得其向鞍点对应值靠拢,因而最后在动量分布中形成尖峰结构.这里的研究将有助于对强场过程中库仑势的影响进行一定的操控.     

激光脉宽对椭偏光驱动的原子次序双电离的影响

利用经典模型,研究了激光脉宽对椭偏光驱动的Ar原子次序双电离(SDI)的影响.结果发现,二价离子动量分布强烈地依赖于激光脉宽.随激光脉宽增加,离子动量分布从二带结构变为四带结构,然后又变为六带结构.向后分析双电离轨迹既显示了椭偏光驱动的原子次序双电离中的亚周期电子出射现象,又表明带状结构随激光脉宽的演化取决于第二个电子电离时间随激光脉宽的变化.     

原子强场双电离的关联电子动力学

强激光与原子分子相互作用时,有许多由电子关联效应导致的新现象.强激光场驱动下的原子分子双电离,特别是非次序双电离,是一种典型的由电子关联作用引起的物理过程,为人们研究电子关联效应提供了一种重要途径.本文介绍了基于冷靶反冲离子动量成像谱仪技术对强场双电离关联电子微观动力学的研究现状,总结了不同激光强度下非次序双电离的微观动力学过程,进一步介绍了基于双色场对非次序双电离关联电子动力学过程控制的理论及实验研究.最近强场次序双电离实验观察到了许多与以前的理论模型预言相悖的物理现象,本文介绍了最近发展起来的次序双电离模型对这些现象的解释,以及此理论模型预言的次序双电离的有趣现象.     

基于光电子成像技术的碘甲烷多光子电离行为

利用飞秒光电子成像技术研究了碘甲烷在超短激光脉冲场中的多光子电离解离行为.实验获得了碘甲烷分子在400 nm飞秒激光作用下的飞行时间质谱以及电离产生的光电子影像.实验结果表明,在超短脉冲激光场中,分子的电离通常是非共振电离,电离产物主要为母体离子和极少量的碎片离子.从光电子成像中获得的光电子平动能分布可以得到电离产生的电子p_1(2. 03 eV)和p_2(2. 67 eV)分别来源于母体离子的基态和激发态.从光电子成像中获得的角度分布可以推测出,光电子峰p_1和p_2可以分别近似看做单光子电离和双光子电离过程,且光电子散射角度趋于各向同性分布.     

阿秒科学前沿开拓与强场量子相干控制研究

该研究产生更短脉宽、更高光子能量与更高亮度的阿秒相干光源以及原子分子中阿秒电子波包的探测和控制,预期目标主要包括:(1)实现亚飞秒时间尺度和原子级空间尺度内实时观测和控制电子动力学行为;(2)在多电子弛豫过程中,电子重排、电子-电子碰撞动力学等多电子复杂动力学研究中取得若干突破;(3)揭示有重要意义的化学反应的电子动力学物理本质。探索阿秒脉冲作用下物质的电子动力学新规律及其应用。开展中红外激光与气体介质相互作用产生高次谐波的实验和理论研究,采用双色场方法获得高次谐波连续谱,为进一步将阿秒脉冲宽度测量和光子能量推进到"水窗"做准备。从理论上深入了解分子结构和反应通道和分子高次谐波之间的联系,以及和激光参数之间的关系,为实验研究做准备。获得了一些系列研究成果,包括发现太赫兹辐射波形可以通过改变驱动激光脉冲的CEP而实现控制,在光丝等离子体中太赫兹辐射发生极性反转,利用周期量级极端超快激光脉冲光场自身的不对称性获得增强的太赫兹辐射;发现基于独立电子近似的遂穿模型不能解释次序双电离中的许多现象等。     

椭圆偏振强激光场中库仑散射对原子单电离的影响

文章采用隧穿电离半经典系综模型,研究了椭圆偏振强激光场中库仑散射对原子电离的影响。结果发现,库仑散射按能量可以分为低能散射和高能散射两种。低能散射对电子电离角分布不对称性有加强作用,原子电离能越小,这种加强作用越大,而高能散射对原子电离角分布不对称性影响很小。但是,高能散射造成了椭圆偏振光辐射下电子能谱中的平台结构,而低能散射对此平台结构的形成没有作用。另外,高能散射电子的动量分布与电子的初始隧穿位置密切相关。本论文的研究进一步揭示了电子在椭圆偏振场的再散射过程,这对于碰撞物理学发展和阿秒钟等高端测量仪器的研制都有非常重要的意义。     

多次返回碰撞轨道对原子高阶阈上电离的贡献

在超短强激光场与原子分子相互作用过程中,阈上电离光电子能谱的高能平台结构(高阶阈上电离)是一个很重要的现象。基于绝热近似理论,人们发现这一现象是电离电子与离子核的背向散射导致的,不考虑离子与电子之间库仑势的情况下主要来源于第一次返回轨道的贡献。本文在半经典再散射模型下,在整个电离过程中都考虑了离子核对电子的库仑吸引作用,对氢原子的阈上电离进行研究,发现多次返回碰撞轨道也对电子的高能平台结构有很重要的贡献。     

电子碰撞电离H（2s）的理论研究

利用ＢＢＫ模型对电子碰撞电离Ｈ过程进行理论研究，计算了对称和不对称几何条件下的三重微分截面。除将部分结果与现有理论进行比较外，首镒给出了入射能量为１５０ｅＶ共面不对称条件下的三重微分截面和Ｈ原子２ｓ态的电子动量谱，从而为实验提供较为全面的理论数据。     

Theoretical Study on Electron Impact Ionization of H(2s)

利用ＢＢＫ模型对电子碰撞电离Ｈ（２ｓ）过程进行理论研究，计算了对称和不对称几何条件下的三重微分截面。除将部分结果与现有理论进行比较外，首次给出了入射能量为１５０ｅＶ共面不对称条件下的三重微分截面和Ｈ原子２ｓ态的电子动量谱，从而为实验提供较为全面的理论数据。     

NO脉冲流光放电激发解离截面的理论计算

将NO脉冲流光放电的2个主要激发解离通道作为主要研究对象,依据不同电子激发温度下电子能量分布函数和电子激发态的碰撞激发函数,积分计算了脉冲流光放电下NO的2个主要激发解离通道的激发碰撞截面,并依据激发碰撞几率函数归一的原理,研究了NO 2个主要激发解离通道的竞争过程.N原子和N+特征谱线荧光辐射强度随电子激发温度变化的计算结果与本研究小组的实验结果符合得很好,验证了理论处理的合理性,也为NO分解过程研究提供了理论依据.     

粒子横向动量模的关联对粒子群关联的贡献

提出一种新的唯象集合流事件模拟方法，该模拟方法同时考虑了粒子分布的方位角关联和横向动量模关联。采用粒子群关联函数方法分析了２．１ＡＧｅＶＮｅ＋ＮａＦ碰撞的Ｂｅｖａｌａｃ流光室４π实验数据中粒子横向动量模关联对集合流及高阶集合流关联的贡献。研究表明：少数携带较大横向动量的粒子（或碎片）可以产生集合流效应，但高阶集合流关联确不受其支配，而是多数关联粒子（或碎片）集体贡献的结果。对于这组碰撞实验，粒子分布的方位角关联相对横向动量模关联在粒子群关联中起着主要作用。     

激光产生的硫等离子体2s—2p光谱及分析模拟

利用双脉冲激光等离子体光谱技术测量了激光作用于高纯度硫靶产生的16~24nm波段的发射光谱,分析发现谱线主要来自Sq+(q=7,8,9,10)离子的2s—2p跃迁.基于稳态碰撞辐射模型和激发态离子数布局满足归一化玻尔兹曼分布的假设,计算了不同离化态硫离子在不同等离子体温度和电子密度下的布居数,在不同电子温度下模拟了等离子体光谱,并通过与实验光谱比较确定了等离子体参数.     

基于LabVIEW的共振增强多光子电离光谱数据采集系统

利用共振增强多光子电离光谱研究分子的第一电子激发态振动光谱,往往需要建立一套高速的数据采集、实时处理以及分析系统.用LabVIEW程序编写该系统的软件部分,能够完成对激光波长和飞行时间质谱及其谱峰面积的实时采集和自动化控制.本文介绍了该系统的硬件组成以及软件设计,并把该系统用于研究茚分子的第一电子激发态振动光谱,其中发现被激发的主要是平内振动模式.     

激光诱导Cu等离子体发射光谱的实验研究

利用Q－开关Nd：YAG激光器产生的1．06μm、10ns的脉冲激光聚焦在空气中的Cu靶上，观测了激光诱导的Cu等离子体发射光谱．采用激光能量为45mJ／pulse，分析了波长为440～540nm的空间分辨发射光谱．在局部热力学平衡(LTE)条件近似下，根据谱线的相对强度，得到等离子体电子温度约在10^4K以上．给出了靶面附近电子温度和谱线半高全宽的空间演化规律．     

低能(e,2e)反应中的碰撞机制

以入射能量为64.6eV、能量均分、共面不对称几何条件下He原子电子碰撞电离过程为例 ,分析低能(e,2e)反应中的碰撞机制和交换效应 ,在回顾了中高入射能量下两种传统的碰撞机制的基础上提出了两种新的碰撞机制 ,从而成功地解释了三重微分截面的结构 ,特别是binary 峰和recoil峰的位置