隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,超快強(qiáng)激光與原子分子的相互作用產(chǎn)生了許多新的強(qiáng)場(chǎng)物理過(guò)程,如高次諧波發(fā)射,閾上電離和非序列雙電離等。其中多原子分子的電離(也可以稱為分子離子的形成)和解離(也可以稱為碎片的形成)是基本的重要強(qiáng)場(chǎng)分子物理過(guò)程。不僅激光的強(qiáng)度,波長(zhǎng),脈寬以及偏振等影響著多原子分子的電離解離過(guò)程,而且分子的結(jié)構(gòu),尺寸以及軌道特性對(duì)多原子分子在強(qiáng)激光場(chǎng)中的電離幾率、碎片化程度等也起著重要作用。相比于原子或雙原子分子,對(duì)多原子分子的強(qiáng)場(chǎng)電離解離過(guò)程的研究相對(duì)較少,對(duì)其物理機(jī)制的理解仍很不充分。 本論文中,我們利用飛行時(shí)間質(zhì)譜系統(tǒng),對(duì)比研究了具有相似結(jié)構(gòu)的多原子分子的電離解離過(guò)程,考察了不同分子在不同激光強(qiáng)度、不同偏振、以及不同波長(zhǎng)(近紅外(800-nm)和紫外(400-nm))條件下的電離及解離特性,獲得了以下結(jié)果： 1)對(duì)比研究了線性三原子分子CO2,CS2和OCS在800-nm和400-nm線偏振激光場(chǎng)中的電離解離過(guò)程。測(cè)量了C02,CS2和OCS母體離子和各種碎片隨光強(qiáng)的變化過(guò)程,并通過(guò)出現(xiàn)光強(qiáng)以及離子的變化趨勢(shì)分析了碎片離子的產(chǎn)生通道。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)CO22+離子隨光強(qiáng)的變化呈現(xiàn)非序列雙電離的特征"knee"結(jié)構(gòu),同時(shí)通過(guò)測(cè)量離子產(chǎn)率隨激光橢偏率的變化,證實(shí)了C02分子的非序列雙電離過(guò)程。此外,我們還研究了單原子碎片離子ON+(N=1,2)和CN+(N=1,2)和雙原子CO+碎片離子隨光強(qiáng)和橢偏率的變化過(guò)程。我們的研究結(jié)果表明，光致電子重碰在多原子分子雙電離，多電離甚至解離中都起著極其重要的作用。 2）研究并比較了苯，甲苯和氯苯分子在800-nm和400-nm線偏振激光場(chǎng)下的電離解離過(guò)程。光強(qiáng)較低時(shí)，在800-nm激光場(chǎng)中以母體分子離子為主，而在400-nm激光場(chǎng)中碎片離子占主要部分，研究表明在強(qiáng)場(chǎng)多光子電離中，分子離子的電子態(tài)對(duì)激光波長(zhǎng)的共振吸收是導(dǎo)致碎片化的原因。而隨著激光強(qiáng)度的增加，無(wú)論在紅外800-nm還是紫外400-nm激光場(chǎng)下，這三個(gè)分子的碎片化程度都明顯增加。此外，我們還測(cè)量了這三個(gè)分子的飽和光強(qiáng)，結(jié)果表明芳香族分子比具有同樣電離限的原子更難電離。 3）以波長(zhǎng)為800-nm的強(qiáng)激光為泵浦光，400-nm強(qiáng)激光為探測(cè)光，利用飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)，研究了環(huán)戊酮分子離子的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。通過(guò)精確控制泵浦光和探測(cè)光的光強(qiáng)，我們觀測(cè)到800-nm（泵浦光）飛秒激光場(chǎng)電離產(chǎn)生的環(huán)戊酮分子離子，經(jīng)共振吸收一個(gè)400-nm的光子解離產(chǎn)生碎片離子。我們測(cè)量了不同泵浦光和探測(cè)光的光強(qiáng)下，母體分子離子和碎片離子信號(hào)隨兩束光延遲時(shí)間的變化，并對(duì)碎片離子的產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行了分析。我們的研究不僅證明了環(huán)戊酮分子離子的共振吸收效應(yīng)，而且表明利用這種共振吸收效應(yīng)，并結(jié)合超快時(shí)間分辨泵浦探測(cè)檢測(cè)手段，可以獲取分子離子的動(dòng)力學(xué)過(guò)程信息。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：O562
【部分圖文】：

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文2圖1.1 激光發(fā)展史示意圖[6]D.Strickland和G. Mourou等人創(chuàng)造性地提出了啁啾脈沖放大技術(shù)(chirped pulse amplification, CPA)[7]，才使得激光的功率密度強(qiáng)度再度進(jìn)入一個(gè)飛速提高的時(shí)期。啁啾脈沖放大技術(shù)的思想來(lái)源于雷達(dá)信號(hào)的放大，其原理示意圖如圖1.2所示。啁啾脈沖放大技術(shù)為高峰值功率的超短飛秒脈沖的產(chǎn)生帶來(lái)了革命性的突破。利用啁啾脈沖放大技術(shù)，單脈沖能量可以放大到毫焦（mJ）乃至焦耳（J）量級(jí)，脈沖寬度在幾十至百飛秒之間，光強(qiáng)可達(dá)到太瓦（terawatt，TW）至拍瓦（petawatt，PW）量級(jí)。得益于啁啾脈沖放大技術(shù)（CPA）的提出

第一章 緒論3圖1.2 啁啾脈沖放大過(guò)程示意圖[8]人們對(duì)秒（s）和瓦（W）這個(gè)時(shí)間和功率的概念很熟悉，1s有多長(zhǎng)看一下手表或手機(jī)大家就會(huì)知道，生活中的許多家用電器上的銘牌都用瓦標(biāo)明其額定功率。那么現(xiàn)在人們要問(wèn)fs到底有多短，PW/cm2到底有多強(qiáng)？我們知道，光速是3 × 108 /s，而在1fs之內(nèi)，光只能走3 × 107 ，還不到一根頭發(fā)絲直徑（0.02mm-0.12mm）的千分之一。由于激光的能量在如此短的時(shí)間內(nèi)被“瞬間”釋放到只有微米量級(jí)的焦斑半徑區(qū)域內(nèi)

圖 1.3 Muybridge 拍攝跑動(dòng)中馬的照片[9]現(xiàn)代時(shí)間分辨光譜學(xué)起始于對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)鍵的形成及斷裂過(guò)程的探索，也就是對(duì)分子內(nèi)原子核運(yùn)動(dòng)過(guò)程的探索，圖 1.4 給出了不同微觀運(yùn)動(dòng)過(guò)程（超快過(guò)程）的時(shí)間尺度。任何運(yùn)動(dòng)過(guò)程都是通過(guò)速度將空間和時(shí)間聯(lián)系在一起的，即ｖ=ds/dt。愛(ài)因斯坦在相對(duì)論中規(guī)定了真空中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的極限為光速，從而確立了時(shí)空分割精度的關(guān)聯(lián)性。這也就是說(shuō)，時(shí)間最小的單位可以用空間測(cè)量的最小單位來(lái)確定（泵浦-探測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)）：比如目前空間測(cè)量的精度能夠達(dá)到1010 ，則對(duì)應(yīng)的的時(shí)間測(cè)量的精度能夠達(dá)到1015 。

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 范晴飛;楊巖;吳華;周彬;王瀟;滕憧;孫真榮;吳良平;;飛秒激光場(chǎng)中甲醇產(chǎn)物離子的角分布[J];華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年01期

2 張軍峰;馬日;左萬(wàn)龍;呂航;黃紅衛(wèi);徐海峰;金明星;丁大軍;;Ellipticity-dependent ionization/dissociation of carbon dioxide in strong laser fields[J];Chinese Physics B;2015年03期

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1 孫盛芝;鹵代甲烷分子在飛秒光場(chǎng)中的電離解離和庫(kù)倫爆炸研究[D];華東師范大學(xué);2014年

2 吳華;飛秒激光場(chǎng)中分子消除反應(yīng)和氫轉(zhuǎn)移過(guò)程的研究[D];華東師范大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2813710