强场中高激发态原子、分子光电离显微的研究

The study of the photoionization microscopy of highly excited states of atoms or molecules in strong fields is the front research area in atomic and molecular physics, which are typical examples to study the semi-classical theory and quantum chaos. In the previous theoretical studies, peopele mainly study the photoionization microscopy of highly excited states of hydrogen atom in strong fields, as to the photoionization microscopy of multi-electron atoms or moleucles in strong fields, the reports are relativley little.By studying the evolution of the photoionization microscopy interference pattern of highly excited states of multi-electron atomic and molecular systems in different external electric and magnetic field configuration, this project can deepen people's understanding of the photoionization process and provide some theoretical guidance for the experimental research of the photoionization microscopy. This project is committed to study the photoionized electron flux distribution of the highly excited states atoms or molecules , such as alkali atoms, helium atom and H2, HF molecules etc, in strong fields; the quantum interference and tunneling effects, microcavity transport and particle escape; regulation and control of the photoionization microscopy interference pattern of highly excited states atoms or molecules near surfaces by adding external strong fields, etc. Using the semi-classical theory to study the photoionized properties of the highly excited states of atoms or molecules in strong external fields is not only vital to enrich and develop the theory itself, but also has great application prospects in high-tech fields, such as in plasma physics, ion trap, the design and development of the photoionization microscopy,etc.

高激发态的原子或分子在强场中光电离的研究是原子分子物理学的前沿领域，是研究半经典理论和量子混沌学的典型实例。在已有的理论研究中，人们主要研究的是高激发态氢原子在强场中的光电离显微，对于多电子原子和分子在强场中光电离显微的研究，研究报道还比较少。本项目通过研究高激发态的多电子原子和分子体系在不同外电场和磁场构形情况下光电离显微干涉图样的演化，可以加深人们对光电离过程的认识，为光电离显微的实验研究提供一定的理论指导。研究内容包括高激发态碱金属原子、氦原子和H2、HF分子等在强场中光电离显微的电子通量分布的计算、量子干涉和隧穿效应、微腔输运和粒子逃逸；强场对高激发态原子和分子在表面附近光电离显微干涉图样的调控研究等。利用半经典理论研究高激发态原子或分子在强外电磁场中的光电离显微，不仅对丰富和发展理论本身意义重大，而且在等离子体物理、离子囚禁、光电离显微镜的设计和研发等高科技领域有重要应用前景。

高激发态的原子或分子在强场中光电离的研究是原子分子物理学的前沿领域，是研究半经典理论和量子混沌学的典型实例。本项目通过研究高激发态的原子、离子和分子体系在不同外电场和磁场构形情况下光电离显微干涉图样的演化，进一步加深了人们对光电离过程的认识，为光电离显微的实验研究提供了一定的理论指导。本课题的研究在等离子体物理、离子囚禁、光电离显微镜的设计和研发等高科技领域有重要应用前景。.在该基金项目资助下，课题组基本完成了计划书中拟定的各项任务和内容。主要研究工作如下：(1)研究了高激发态氢原子、氢负离子在强场及表面附近光电离显微和光剥离显微干涉图样的调控研究。推导出了氢原子、氢负离子在外加的电场和磁场及电介质表面附近光电离（剥离）电子通量的计算公式，对探测平面上光电离显微的干涉图样进行了计算和分析。首次从理论上分析了氢负离子在电场中光剥离的磁A-B效应，为磁A-B效应的实验验证提供了一定的理论基础。（2）对碱金属锂原子和氦原子在强电场中的光电离显微的动力学性质进行了研究。利用一个模型势模拟激发态电子和原子实之间的相互作用，由于原子实的散射效应，电子的运动轨迹出现了混沌，并且出现了一系列的组合轨道。采用包括库仑散射和原子实散射的半经典理论结合分区自洽的迭代方法构造体系的波函数，对体系的电子几率密度和电子通量分布进行了计算和分析。（3）研究了里德堡氢分子离子、HF分子等在外场中光电离的动力学性质。用扩展的半经典理论和多通道量子亏损理论相结合的方法推导出了光电离电子通量的计算公式。借助于数值模拟得到到达探测平面上一点的电子的运动轨道，并对光电离电子的电子通量分布和光电离显微干涉图样进行了计算和分析。（4）利用含时的闭合轨道理论研究了脉冲激光场及振荡电场对高激发态氢原子、氢负离子、OH、OD等分子在强场条件下的光电离显微的动力学性质及光电离截面的影响。. 本课题完成以后，共发表被SCI收录学术论文40余篇。获得山东省自然科学二等奖一项，山东省高等学校优秀科研成果二等奖三项，山东省青年科技奖一项。