【摘要】：激光與物質(zhì)相互作用是原子分子光物理研究領域的前沿課題之一。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,超快強激光與原子分子相互作用中觀測到了許多新奇的物理現(xiàn)象,如:非序列雙電離和多電離、高階閾上電離、高次諧波產(chǎn)生以及解離和庫侖爆炸等。其中,電離是原子分子在強激光作用下的最基礎和重要的環(huán)節(jié),對強場電離過程的深入研究,不僅有助于深入理解和揭示原子分子與強激光場相互作用過程中的新物理機制和規(guī)律,而且對諸如分子軌道重構成像,新興阿秒物理科學,以及新型超短極紫外光源科學等發(fā)展具有重要意義。相對于原子,分子(尤其是多原子分子)由于其自身結構的多樣性和分子中核自由度的增加,其幾何結構、分子軌道、分子尺寸、空間準直和取向等,都影響分子的強場電離過程,導致分子在強場中的電離尤為復雜。本論文系統(tǒng)研究了線性三原子分子CS_2在波長為800nm,激光脈沖寬度為50fs的強激光作用下的電離及其相關過程,主要包括CS_2分子強場非序列雙電離,強場電離解離和庫侖爆炸后形成的碎片離子的產(chǎn)率角分布,以及不同初始核振動能級布居下CS_2分子的強場電離。本論文工作對于深入理解CS_2分子的強場電離機制,進而認識多原子分子在超快強激光場的電離及其相關物理過程,具有重要意義。論文獲得以下研究結果:1)測量了線偏振和圓偏振強激光下CS_22+產(chǎn)率隨激光強度的變化,在線偏振激光下,強度為6×1013W/cm2附近發(fā)現(xiàn)了一個表征非序列雙電離機制存在的特征“knee”結構,進一步通過測量CS_22+產(chǎn)率隨激光橢偏率的變化,發(fā)現(xiàn)CS_22+產(chǎn)率強烈依賴于激光偏振。理論上,我們利用兩電子近似的二維全經(jīng)典系綜方法,分別對CS_2分子在線偏振和圓偏振強激光作用下的雙電離過程進行了模擬,計算了電子動量、能量和軌跡等隨激光周期的變化,結果證實了電子與原子核的重碰撞過程,分析表明由電子的重碰引起的直接電離和碰撞激發(fā)后電離機制都對CS_2分子的非序列雙電離過程具有貢獻。2)研究了光強大于1014W/cm2的強激光場中CS_2分子的電離解離和庫侖爆炸過程。通過測量碎片離子角分布,發(fā)現(xiàn)CS_2+和CS+的角分布都表現(xiàn)出了相同的各向同性的特征,表明CS+是來自于CS_2+的直接解離。同時,高價原子碎片離子的產(chǎn)率角分布結果表明,隨著原子碎片離子的價態(tài)逐漸升高,各向異性也逐漸增大。同時,Sn+離子和Cm+碎片離子產(chǎn)率最大值的方向明顯地不同,Sn+產(chǎn)率角分布中最大值分布于激光偏振與飛行時間軸平行方向上,而Cm+碎片離子最大值則分布于激光偏振和飛行時間軸相互垂直方向上。結果表明,激光場在CS_2分子發(fā)生庫侖爆炸之前對其具有一定的幾何準直效應,而Sn+和Cm+碎片離子角分布中最大值的分布不同表明CS_2分子結構發(fā)生了彎曲。3)利用溫度可控分子束裝置,通過測量不同分子束溫度下CS_2+的產(chǎn)率,研究了初始振動能級布居對CS_2分子強場電離的影響。研究發(fā)現(xiàn)初始核振動能級布居的提高對CS_2+產(chǎn)率具有明顯的增強作用,且分子束溫度對電離幾率的增強并不是線性的。同時,隨激光強度的增強,高溫分子束條件下分子的電離率相對于常溫下分子電離產(chǎn)率的增強比例逐漸降低。結合已有理論研究,分析了CS_2分子的初始核振動能級布居對其強場電離的影響主要來自于兩方面,即:有效電離限的降低,以及中性基態(tài)和離子基態(tài)躍遷的Frank-Condon因子的改變。
[Abstract]:In this paper , we have studied the ionization of CS _ 22 + in the field of intense laser and the relative physical processes of the new type of ultra - short - pole ultraviolet light source . The effect of the initial vibrational energy level distribution on the ionization of CS _ 2 molecules is studied by measuring the yield of CS _ 2 + in different molecular beam temperatures .
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O561

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本文編號：2126988