碘甲烷团簇强场电离光电子成像研究

• 作 者: 孔祥政
• 出 处: 吉林大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 飞秒激光 电子成像探测方法 范德瓦尔斯团簇 阈上电离 受挫复合 团簇势能

本篇论文主要使用速度成像装置（VMI）以光电子成像方法研究了（CH₃I）_n与飞秒激光场相互作用过程,对电子动能分布中出现的低能结构（low-kinetic-energy structure,LES）及非结构化平滑动能分布随光强的变化进行了研究和解释。另外,对于电子动能分布中一些峰状结构强度及其随光强的变化原因也给予了解释。总而言之,本论文利用（CH₃I）_n电离产生的电子能谱、电子动量谱、电子角分布和飞行时间质谱对（CH₃I）_n在强激光场中的电离行为进行了多角度的实验研究。团簇与强激光场相互作用机制研究是强场物理中重要的组成部分,已经发现了很多有趣的物理现象,例如:直接电离、受挫复合（frustrated recombination）、热化（thermalization）、自电离（autoionization）等,但是因为团簇的电离过程比原子、分子电离更为复杂,所以尚有很多的物理现象未得到解释。本论文希望就多原子分子CH₃I形成的范德瓦尔斯（van der Waals）团簇（CH₃I）_n做一些深入研究。光电子成像探测方法是研究强场物理的有效且常用的方法,通过光电子成像方法我们可以得到光电子成像原始图,经过过反阿贝尔变换处理（inverse Abel transform）及三维切片图进行积分处理并转换坐标得到电子动量谱和电子动能分布。本论文中实验采用高压气体绝热膨胀方法获得范德瓦尔斯团簇——（CH₃I）_n,然后使（CH₃I）_n与一束经过聚焦透镜聚焦且偏振方向为水平方向的800nm激光发生相互作用,且两者作用时在几何上呈直角交叉关系。实验用光强约为10¹³W/cm²量级,（CH₃I）_n的电离几率随着光强的增加而变大,准自由电子的产率也随着光强的增加而变大,所以随着光强的增加,超慢电子产率也在增加,这和Schütte等人观测的结果基本上是一致的。同时,峰宽也随光强增大不断变大且随着激光光强的增强超低能电子的各向同性不断增加,这是因为等离子体膨胀作用在高光强下增强的结果。电子动能分布图中存在等间隔的峰状结构,且两峰之间能量差为一个800nm光子能量,这是（CH₃I）_n与强激光场在较低光强下发生相互作用中存在阈上电离（ATI）的直接证据,而且构成此结构的电子未产生碰撞行为,直接逃逸出了团簇。本论文还对四种不同光强下产生的热电子热分布（thermal distribution）进行拟合以得到热电子的电子温度;实验还发现电子动量谱上垂直于激光偏振方向的电子产率高于平行于激光偏振方向的电子产率。除了上述实验现象外,本论文还对（CH₃I）_n在强激光场中的电离行为与CH₃I分子进行了对比,并经过实验分析对物理现象做出了一定的解释。