Кинетика образования многозарядных ионов в поле лазерного излучения

• Автор: Туленко, Елена Борисовна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 90 с. : ил

Оглавление
Введение
Г лава

Туннельная ионизация атомов и ионов в поле лазерного излучения

1.1. Туннельный эффект в атомах и ионах

1.2. Вероятности туннельной ионизации атомов и их ионов полем

лазерного излучения

1.3. Выход и образование многозарядных ионов при туннельной

ионизации атомов и ионов

Глава
Многократная ионизация атомов
2.1. Линейная поляризация поля
2.2. Циркулярно поляризованное поле
2.3. Теоретическая модель многоэлектронной туннельной ионизации
атомов
2.4. Асимптотика многоэлектронной волновой функции
2.5. Вероятность Л-электронного туннельного эффекта
2.6. Туннельная ионизация, сопровождаемая возбуждением ионного
остова
2.7. Волновые функции
2.8. Интегралы перекрытия

Глава
Кинетика образования многозарядных ионов атомов
3.1. Кинетические уравнения
3.2. Кинетика образования шестикратно заряженных ионов атомов
Глава
Результаты расчета кинетических уравнений и их анализ
Заключение
Библиографический список литературы

Введение
Исследование процесса нелинейной ионизации атомов и их ионов при воздействии сильного лазерного излучения на вещество началось еще в 60-е годы, вскоре после создания лазеров. В основу рассмотрения данного процесса были положены известные закономерности ионизации атомов постоянным электрическим полем и фотоионизации. С достаточной степенью достоверности можно было утверждать, что в нелинейном случае, когда энергия фотона меньше потенциала ионизации атома, должны существовать нелинейные аналоги этих процессов, а именно многофотонная ионизация, туннельный эффект и надбарь-ерный развал атома в переменном поле. Все это привело к необходимости теоретического описания этих процессов и экспериментальной проверки выводов теории.
Среди первых теоретических исследований, основополагающей является работа Л.В. Келдыша [1]. В ней с использованием модели короткодействующего атомного потенциала были получены два результата, положенные в основу теории нелинейной ионизации переменным полем: 1. Туннельный эффект и многофотонная ионизация являются двумя предельными случаями процесса нелинейной ионизации атомов и ионов. 2. Граница между многофотонной и туннельной ионизацией определяется величиной параметра адиабатичности Келдыша. Было показано, что туннельный эффект реализуется при относительно малой частоте излучения и большой напряженности поля. Экспериментально нелинейная ионизация атомов впервые наблюдалась Вороновым и Делоне [2] для атомов благородных газов. Многоэлектронная ионизация атомов лазерным излучением была обнаружена Запесочным и Сураном [3] в щелочноземельных атомах.
Ряд дальнейших исследований, позволил к настоящему времени сформулировать качественную картину процесса многофотонной ионизации атомов и

Здесь ф0 - волновые функции электронов в начальном состоянии, Е0 - их полная энергия в этом состоянии: Е0 ~ ~(Е] + Е2), Е12 - первый и второй потенциалы ионизации атома соответственно, i//;. - волновая функция /-го состояния атомного остатка, имеющего энергию £j. Если ввести энергию возбуждения атомного остатка Aj, 0 < Ау- <Е2, то Sj =-Е2 +А . ; gn - n-я квазиэнергетиче-
ская гармоника свободного электрона, s - искомая квазиэнергия этого электрона, определяемая обычным образом: е -» —Ех при адиабатически медленном включении или выключении переменного поля, если при этом атомный остаток считать «замороженным». Влиянием внешнего поля на состояние иона, то есть квазиэнергетической структурой функции у/., пренебрегается.
Подставляя (2.41) - (2.42) в (2.40) и проводя интегрирование по времени, найдем:
Mif = л/2 mf, (2.43)
mif = Sn IrF 14o>ô[Sj +£ + (» + )co - £0]. (2.44)

Из формулы (2.44) следует значение квазиэнергии:
eseJ=E0-eJ=-El-Аг (2.45)
Величина m,y является амплитудой ионизации атома в модели Келдыша. Как известно, в этой модели учет кулоновского взаимодействия вылетающего электрона с атомным остатком может быть проведен лишь в туннельном пределе [42]. Напомним, что туннельный эффект в лазерном поле возможен, когда электрон успевает протуннелировать через потенциальный барьер за время, равное полупериоду поля. Согласно (2.45)
и-» V, = Q-^Qi, (2.46)
' р (£1+A;.) '
где Z - заряд остаточного иона, v - эффективное главное квантовое число туннельного электрона, Qj - интеграл перекрытия электронных волновых функций