Eu原子高激发态光谱及寿命的研究

【摘要】：5复杂原子高激发态的研究,不仅可以揭示复杂原子的结构和特性,而且还可检验量子理论的精确性和有效性,具有重要的科学意义。另一方面,这方面的研究对于探索新型激光的机理、促进核能的开发(如:激光分离同位素和惯性约束核聚变)等高科技领域具有广泛的应用价值。Eu原子作为一种典型的复杂原子,具有复杂的电子结构[Xe]4f~76s2。因其4f支壳层处于半满填充状态,所以4f电子的参与将导致其原子光谱非常复杂。因此,开展Eu原子高激发态的研究既具有很高的研究价值又具有一定的挑战性。本文采用分步激发技术,并利用光电离和场电离探测的方式,对Eu原子的奇宇称和偶宇称束缚态和自电离态光谱进行了系统地研究。 首先,本文利用共振激发技术和电场电离(EFI)方法,研究了Eu原子偶宇称高激发态。先用两束染料激光将Eu原子从基态4f~76s2(8~S~o_(7/2))经4f~76s6p((10)~P9/2或(10)~P7/2)态激发至4f~76s7s(8~S~o_(7/2)或10So9/2)态;再扫描第三束染料激光的波长,使其在45525cm~(-1)至45707cm~(-1)能域内的偶宇称高激发态上布居;最后,用高压脉冲电场使处于这些态上的原子电离。本实验共探测到89个态,经过理论分析与文献对比,确定了它们的主量子数和量子亏损,认定它们属于4f~76s(9~S)np(8~P_J或(10)~PJ)Rydberg系列。另外,本文还对Eu原子的第一电离限进行了修正,并解释了在其附近产生的一个宽峰的物理机制。 其次,通过分步共振激发技术制备Rydberg原子,利用延迟脉冲场电离方法,测量了Eu原子的4f~76s(9~S)np系列部分束缚Rydberg态的寿命。 最后,本文还通过分步共振激发研究了Eu原子的4f~76s(7~S)np自电离Rydberg态光谱。根据自电离峰的中心位置和相对强度等信息,识别出4f~76s(7~S)np自电离Rydberg系列,并报道了各态的能级位置、有效量子数、量子亏损等信息。 总之,本工作运用了多种激发路径并结合不同的探测方式,系统地研究了Eu原子的高激发态的光谱和寿命。不但发现了许多新的高激发态能级,而且测量了部分束缚Rydberg态的寿命。这些结果的获得不仅丰富了Eu原子光谱的数据信息,而且能够为复杂原子理论的研究提供了数据支持,将促进新的量子理论在复杂原子体系的发展。