【摘要】：激光與物質(zhì)相互作用是原子分子光物理研究領(lǐng)域的前沿課題之一。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,超快強(qiáng)激光與原子分子相互作用中觀測(cè)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(kù)侖爆炸等。其中,電離是原子分子在強(qiáng)激光作用下的最基礎(chǔ)和重要的環(huán)節(jié),對(duì)強(qiáng)場(chǎng)電離過(guò)程的深入研究,不僅有助于深入理解和揭示原子分子與強(qiáng)激光場(chǎng)相互作用過(guò)程中的新物理機(jī)制和規(guī)律,而且對(duì)諸如分子軌道重構(gòu)成像,新興阿秒物理科學(xué),以及新型超短極紫外光源科學(xué)等發(fā)展具有重要意義。相對(duì)于原子,分子(尤其是多原子分子)由于其自身結(jié)構(gòu)的多樣性和分子中核自由度的增加,其幾何結(jié)構(gòu)、分子軌道、分子尺寸、空間準(zhǔn)直和取向等,都影響分子的強(qiáng)場(chǎng)電離過(guò)程,導(dǎo)致分子在強(qiáng)場(chǎng)中的電離尤為復(fù)雜。本論文系統(tǒng)研究了線性三原子分子CS_2在波長(zhǎng)為800nm,激光脈沖寬度為50fs的強(qiáng)激光作用下的電離及其相關(guān)過(guò)程,主要包括CS_2分子強(qiáng)場(chǎng)非序列雙電離,強(qiáng)場(chǎng)電離解離和庫(kù)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(dòng)能級(jí)布居下CS_2分子的強(qiáng)場(chǎng)電離。本論文工作對(duì)于深入理解CS_2分子的強(qiáng)場(chǎng)電離機(jī)制,進(jìn)而認(rèn)識(shí)多原子分子在超快強(qiáng)激光場(chǎng)的電離及其相關(guān)物理過(guò)程,具有重要意義。論文獲得以下研究結(jié)果:1)測(cè)量了線偏振和圓偏振強(qiáng)激光下CS_22+產(chǎn)率隨激光強(qiáng)度的變化,在線偏振激光下,強(qiáng)度為6×1013W/cm2附近發(fā)現(xiàn)了一個(gè)表征非序列雙電離機(jī)制存在的特征“knee”結(jié)構(gòu),進(jìn)一步通過(guò)測(cè)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(qiáng)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(duì)CS_2分子在線偏振和圓偏振強(qiáng)激光作用下的雙電離過(guò)程進(jìn)行了模擬,計(jì)算了電子動(dòng)量、能量和軌跡等隨激光周期的變化,結(jié)果證實(shí)了電子與原子核的重碰撞過(guò)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(jī)制都對(duì)CS_2分子的非序列雙電離過(guò)程具有貢獻(xiàn)。2)研究了光強(qiáng)大于1014W/cm2的強(qiáng)激光場(chǎng)中CS_2分子的電離解離和庫(kù)侖爆炸過(guò)程。通過(guò)測(cè)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(lái)自于CS_2+的直接解離。同時(shí),高價(jià)原子碎片離子的產(chǎn)率角分布結(jié)果表明,隨著原子碎片離子的價(jià)態(tài)逐漸升高,各向異性也逐漸增大。同時(shí),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(shí)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(shí)間軸相互垂直方向上。結(jié)果表明,激光場(chǎng)在CS_2分子發(fā)生庫(kù)侖爆炸之前對(duì)其具有一定的幾何準(zhǔn)直效應(yīng),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(jié)構(gòu)發(fā)生了彎曲。3)利用溫度可控分子束裝置,通過(guò)測(cè)量不同分子束溫度下CS_2+的產(chǎn)率,研究了初始振動(dòng)能級(jí)布居對(duì)CS_2分子強(qiáng)場(chǎng)電離的影響。研究發(fā)現(xiàn)初始核振動(dòng)能級(jí)布居的提高對(duì)CS_2+產(chǎn)率具有明顯的增強(qiáng)作用,且分子束溫度對(duì)電離幾率的增強(qiáng)并不是線性的。同時(shí),隨激光強(qiáng)度的增強(qiáng),高溫分子束條件下分子的電離率相對(duì)于常溫下分子電離產(chǎn)率的增強(qiáng)比例逐漸降低。結(jié)合已有理論研究,分析了CS_2分子的初始核振動(dòng)能級(jí)布居對(duì)其強(qiáng)場(chǎng)電離的影響主要來(lái)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(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O561

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