Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог авторефератов

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@disser.com.ua
Тема автореферата диссертации: Багатофотонна іонізація атомів лужноземельних елементів 1999 года.
Источник: Автореф. дис... д-ра фіз.-мат. наук: 01.04.05 / В.В. Суран; НАН України. Ін-т фізики. — К., 1999.
Аннотация:

Текст работы:

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ




СУРАН ВАСИЛЬ ВАСИЛЬОВИЧ



                                                                                                        УДК 539.184


        БАГАТОФОТОННА ІОНІЗАЦІЯ АТОМІВ ЛУЖНОЗЕМЕЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ



01.04.05- оптика, лазерна фізика


А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора фізико-математичних наук






Київ-1999

Дисертацією є рукопис

Робота   виконана   в   Ужгородському   державному   університеті,

Міністерство освіти України


        Науковий консультант:

доктор фізико-математичних наук, професор,

Ужгородський державний університет,

завідувач кафедрою квантової електроніки          Шимон Людвік Людвікович,


        Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук,

Інститут фізики НАН України,

провідний науковий співробітник                         Яценко Леонід Петрович,


доктор фізико-математичних  наук,  професор,

Київський  університет імені Тараса Шевченка,

завідувач кафедрою фізичної електроніки           Чутов Юрій Іванович,


доктор  фізико-математичних  наук,  професор,

Сумський   державний університет,

декан механіко-математичного факультету         Рощупкін Сергій Павлович


       Провідна установа:

Інститут фізичної  оптики  Міністерства освіти  України,  м. Львів.


Захист відбудеться  23 вересня 1999 р. о 1430 годин на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.159.01 при Інституті фізики НАН України за адресою: 252650 МСП, Київ-22, проспект  Науки, 46.

З дисертаціїю можна ознайомитись у бібліотеці Інституту  фізики  НАН

України, (м.Київ, проспект Науки, 46.).

Автореферат розіслано 20 липня 1999 р.


       Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради                                                Іщук В.А.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


       Актуальність теми. В дисертаційній роботі приводяться результати  спектроскопічних досліджень багатофотонних процесів, які мають місце при елементарних актах взаємодії лазерного випромінювання з атомами. Для цих досліджень використовувався метод іонізаційної спектроскопії.

       Дослідження процесів взаємодії інтенсивного лазерного випромінювання  з  атомами  є  частиною   фізики  взаємодії  цього випромінювання з речовиною. При взаємодії лазерного випромінювання з атомами, поряд з реалізацією інших процесів,  можуть також реалізуватися процеси багатофотонного збудження та багатофотонної іонізації атомів,  який  приводить до утворення одно- та багатозарядних іонів. Дослідження багатофотонних процесів в полі лазерного  випромінювання  розпочалися  в  середині 60-тих років  і  подальший  розвиток  цих  досліджень  стимулюється розвитком лазерної техніки, а саме: отриманням лазерної генерації в різних та широких областях спектра із досягненням при цьому великих інтенсивностей лазерного випромінювання та  скороченням  тривалості лазерних імпульсів.

       До початку дослiджень процесу багатофотонної iонiзацiї атомiв лужноземельних елементiв, якi були започаткованi нами, основними об'єктами дослiджень були атоми лужних металiв та iнертних газiв. До цього часу в науковiй лiтературi були вiдсутнi експериментальнi данi про закономiрностi та особливостi багатофотонного збудження одно- та двоелектронних (синглетних та триплетних) зв'язаних рівнів, рідбергівських рівнів (РР), а також автоiонiзацiйних рiвнiв (АIР) атомiв лужноземельних та iнших елементiв в рiзних спектральних областях i при рiзнiй поляризацiї лазерного випромiнювання, а також данi про прояв кореляцiй двох електронiв при багатофотонних процесах. Були  відсутні  також  дані  про   фізичні   процеси,   які   можуть реалізуватися   при   утворенні   однозарядних   іонів при багатофотонншй іонізації атомів лужноземельних елементів. Зовсiм не були розробленi i теоретичнi методи розрахункiв процесiв багатофотонного збудження вiдмiчених вище рiвнiв, процесу багатофотонної iонiзацiї атомiв лужноземельних елементiв. Взагалi були вiдсутнi данi про таку атомну константу, як ефективний перерiз багатофотонної iонiзацiї однозарядних iонiв.

       В дослiдженнях процесу багатофотонної iонiзацiї атомiв лужноземельних елементiв нами вперше був виявлений ефект утворення двозарядних iонiв при багатофотоннiй iонiзацiї атомiв лазерним випромiнюванням. Цей ефект був виявлений в дослідженнях з використанням фiксованої частоти лазерного випромiнювання (ω=9430 см-1). До початку проведення дослiджень, результати яких приведенi в дисертацiйнiй роботi, в науковiй лiтературi були вiдсутнi експериментальнi та теоретичнi данi про закономiрностi та особливостi утворення двозарядних iонiв при багатофотонній іонзації атомiв лужноземельних та iнших елементiв в рiзних спектральних областях i при рiзнiй поляризацiї лазерного випромiнювання, про роль кореляцiй двох електронiв при утвореннi цих iонiв, а також данi про механiзм їх утворення. Були  відсутні  також  дані  про   фізичні   процеси,   які   можуть реалізуватися   при   утворенні двозарядних іонів при багатофотонній іонізації атомів лужноземельних та інших елементів.

       Наведені  вище  факти  і  зумовлюють  актуальність  проведення досліджень  по  темі  дисертаційної  роботи.   Актуальність   теми досліджень  зумовлена  ще  й  можливістю  практичного  використання результатів цих досліджень,  наприклад,  в  мас-спектрометрії,  при розробці нових типів лазерів і т. д. (див. пункт практичне значення одержаних результатів).

       Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослiдження процесу багатофотонної iонiзацiї атомiв лужноземельних елементiв проводилися згiдно ряду програм:

       1. Академiї наук СРСР "Исследование фундаментальных проблем взаимодействия лазерного излучения с веществом" (при виконаннi господарських договорiв з Iнститутом загальної фiзики АН СРСР м. Москва на протязi 1981÷1989 рр; номера держ. реєстрацiї 0182.2057083, 01.84.0019513, 0186.0096089, 0189.0096089);

       2. Мiнiстерства вищої освiти СРСР "Взаимодействие потоков єнергии с веществом" (1989÷1992 рр; номер держ. реєстрацiї 01.890086809);

       3. ДКНТ України "Новi перспективнi технологiї" (1992-1993рр; номер держ. реєстрацiї 0194U004810); "Електроннi переходи як джерела оптичного випромiнювання" (1993-1994 рр; номер держ. реєстрацiї 0194U004811);

       4. Мiнiстерства вищої освiти України "Лазернi системи" (1991-1993 рр; номер держ. реєстрацiї 01.910024671); "Новi речовини та матерiали" (1992-1994 рр; номер держ. реєстрацiї 0193U019668)

       5. Мiнiстерства освiти України "Новi речовини та матерiали" (1994-1996 рр; номер держ. реєстрацiї 0194U038504); "Новi речовини та матерiали" (1997-1999 рр).

       Мета i задачi дослiдження.        Мета дослiджень полягала у:

       - втановленні фізичних процесів, які мають місце при  утворенні одно- та двозарядних іонів при багатофотонній іонізації атомів лужноземельних елементів;

       -виявленнi ролi резонансних та нерезонансних процесiв при утвореннi двозарядних iонiв при багатофотоннiй iонiзацiї атомiв лужноземельних елементiв; встановленнi закономiрностей, особливостей та механiзму утворення цих iонiв в рiзних спектральних областях при лiнiйнiй та циркулярнiй поляризацiї лазерного випромiнювання;

       -встановленнi закономiрностей та особливостей багатофотонного збудження одно- та двоелектронних (синглетних та триплетних) зв'язаних та рiдбергiвських рiвнiв, а також АIР на прикладi атомiв лужноземельних елементiв в рiзних спектральних областях при лiнiйнiй та циркулярнiй поляризацiї лазерного випромiнювання;

       -визначеннi ефективних перерiзiв багатофотонної iонiзацiї однозарядних iонiв атомiв лужноземельних елементiв;

       -проведеннi розрахункiв вiдношення мiж виходами одно- та двозарядних iонiв для випадку реалiзацiї каскадного механiзму утворення двозарядних iонiв атомiв лужноземельних елементiв.

       Задачi дослiджень полягали у:

       -розробцi методiв дослiдження процесiв утворення одно- та двозарядних iонiв при лiнiйнiй та циркулярнiй поляризацiї лазерного випромiнювання та проведення дослiджень згiдно цих методiв;

       -розробцi методу вимiрiв ефективних перерiзiв багатофотонної iонiзацiї однозарядних iонiв та проведеннi вимiрiв перерiзiв згiдно цього методу;

       -розробцi методу розрахунку вiдношення мiж виходами однозарядних (N+) та двозарядних (N2+) iонiв для випадку реалiзацiї каскадного механiзму утворення двозарядних iонiв; в проведеннi розрахункiв згiдно цього методу, а також в порiвняннi розрахункiв з тим вiдношенням виходiв цих iонiв, яке спотерiгається в експериментi.

       -створеннi стабiльних по енергiї та потужних лазерiв на неодимовому склi, на iтрiй-алюмiнiєвому гранатi та на барвниках, що генерують випромiнювання на однiй поперечнiй модi, які давали б достовірні результати в дослідженнях багатофотонних процесів.

       Наукова новизна одержаних результатiв полягає в слідуючому:

       1. Вперше проведено  детальні  дослідження  процесу  утворення двозарядних іонів при багатофотонній іонізації атомів лужноземельних  елементів  в широкій області спектра та вияснено механізм утворення  цих  іонів. Для проведення цих досліджень було розроблено  та  реалізовано  два методи:

       А. Метод  вимірювання залежностей виходiв однозарядних та двозарядних iонiв вiд частоти (ω) лазерного випромiнювання  (N+(ω) та N2+(ω)) при лiнiйнiй та циркулярнiй поляризацiї, при фiксованiй величинi напруженостi поля лазерного випромiнювання та з абсолютизацiєю вiдношення мiж виходами цих iонiв. Цей  метод  використовувався  для виявлення та дослідження резонансних процесів утворення двозарядних іонів.

       Б.  Метод  вимірювання залежностей виходів одно- та двозарядних іонів від інтенсивності (F) лазерного випромiнювання (lgN+(lgF) та lgN2+(lgF)) при рiзних фiксованих частотах та з абсолютизацiєю вiдношення виходiв цих іонів. Цей  метод  використовувався  для проведення досліджень в області частот, в яких  резонансні  процеси утворення двозарядних іонів не реалізуються.

       При  використанні   першого   методу   проведено   дослідження     резонансних процесів утворення іонів Ca2+, Sr2+та Ba2+ у  видимій (15000-19000 см-1) та іонів Sr2+та Ba2+ в інфрачервоній (9390-9500 см-1) областях спектра. Виявлено, що у видимій області  спектра,  в основному, реалізується каскадний  механізм  утворення  двозарядних іонів,   а   в   інфрачервоній   області    спектра    реалізується двоелектронний механізм утворення цих іонів.

       При  використанні  другого  методу   проведено   дослідження нерезонансних процесів утворення  іонів  Sr2+та  Ba