Eu原子的自电离弹射电子的角向分布和能量分布

本项目以稀土Eu原子为研究对象，采用速度影像(VMI)与飞行时间（TOF）相结合的探测方法，对其自电离动力学过程进行系统研究。先采用多步孤立实激发（ICE）技术分别经球对称和轴对称的Rydberg态，制备出处于不同类型的自电离态的Eu原子样品，再利用高分辨、高灵敏的精密探测技术测量由自电离所弹射电子的速度分布。通过研究Eu原子自电离的动力学举行为将阐明弹射电子的能量分布（ED）和角向分布(AD)的物理机制，揭示它们在自电离共振峰附近随能量的变化规律，检测内支壳层上的7个4f电子与最外壳层的2个6s电子的关联效应，观察多电子激发的干涉效应，探讨自电离的光谱线形的潜在影响。通过对其自电离过程的部分截面、微分截面和总截面的同步研究，对深化复杂原子的认识，全面掌握其自电离的终态分支比和波函数的位相等信息等都具有重要意义，它不仅将为建立和检验新的量子理论提供依据，也将为新型光源和能源的开发奠定基础。

本项目以Eu原子为研究对象，采用速度影像(VMI)探测技术，对其自电离动力学过程进行了系统研究。先制备出分别处于4f7 6p1/2 ns 和4f7 6p1/2 nd这两个系列的多个自电离态的Eu原子样品，再利用高分辨、高灵敏的探测技术测量了由自电离过程所弹射电子的速度分布。研究了其弹射电子的能量分布（ED）和分支比（BR）以及角向分布(AD)的物理机制，揭示了它们在自电离共振峰区域内随能量的变化规律，检测了内支壳层上的7个4f 电子与最外壳层的2个6s电子的关联效应，观察到了多电子激发的干涉效应。通过对多个自电离过程的总截面（光谱）、部分截面（分支比）和微分截面（角分布）等关键数据的同步研究，不但深化了人们对复杂原子的认识，还确定了弹射电子的速度，掌握了自电离的终态信息，获取了其原子波函数的位相信息。利用三台激发光的不同偏振组合确定了自电离光谱和动力学过程对磁量子数和总角动量的依赖关系。实验发现，自电离和电场电离都需要借助束缚Rydberg态，而其布居率是提高电离效率的关键。采用理论方法对光致电离、电场电离和自电离这三种过程的效率进行了详尽的比较，通过对碱金属原子的理论研究，详细研究和比较了激光参数和原子参数对电离效率的影响。针对本实验室长期采用的三步激发模式探讨了激光脉宽和延迟以及电场脉宽和它与激光脉冲的时间延迟等参数对光致电离和电场电离效率的影响。为了探讨受激辐射、自发辐射与黑体辐射之间的博弈，利用电场电离技术测量了Eu原子的电场电离的阈值、高激发态的寿命及其对多个电场参数（场强、电场脉宽、波形和延时等）的依赖性。采用瞬态图像光谱探测技术对多种辐射体进行了测温实验，并建立了测量辐射温度的灰体辐射模型。开展了Raman光谱技术的应用和探测实验，系统测量了多种分子样品的Raman光谱，探讨和比较了基于吸收和散射这2种不同效应的光谱探测技术。该项目的成果不仅为建立和检验新的量子理论提供了思路和可靠的实验证据，也对国家的许多重大工程和需求提供了有价值的信息。如：激光分离同位素是核裂变燃料的提纯和浓缩的现代技术，它既需要高效的电离技术（自电离和场电离），也需要原子的辐射参数（寿命和黑体辐射）。再如：依据自电离分支比的信息可判断原子实现粒子数反转的条件和能域，从而为新型光源（自电离激光或无反转光放大）的开发奠定了基础。