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金属原子激发态光电离的实验研究

胡行勇  
【摘要】:原子激发态的光电离截面是指在原子与光子相互作用时,原子从某个能级发射出一个电子的几率大小。研究原子的光电离截面可以揭示原子的电子结构、多电子效应、辐射重组、多通道电离及多通道电离干涉效应等。在受控热核聚变、大气物理、天体物理、星际科学、辐射化学、物理和生物等诸多领域有着广泛的应用,尤其在天体物理领域具有非常重要的应用价值。另外,准确的光电离截面数值还可以检验光电离过程理论计算结果,并推动理论计算方法的发展。 本文主要研究金属Fe、Co和Ti原子价电子激发态光电离截面。我们采用激光烧蚀和分子束相结合实验技术来制备自由原子束,通过(1+1)REMPI方法使自由原子共振电离,由飞行时间质谱仪检测光电离产物。在298-351nm波长区,研究原子的REMPI光谱,获得了原子激发态共振电离谱,并根据离子信号强度与电离激光能量关系得到原子共振激发态的光电离截面。本论文共分四章: 第一章简述光电离截面的研究背景及进展。 第二章简要介绍与光电离截面实验研究相关的一些实验技术。包括激光烧蚀技术,超声分子束技术,时间飞行质谱(TOF)和REMPI技术等相关知识。 第三章主要介绍所使用的实验装置系统(包括:真空系统、分子束源系统、激光光源系统、时序控制系统和信号探测及采集系统)和实验过程。 第四章主要报道了Fe、Co和Ti原子部分激发态光电离截面的实验研究结果。在298-351nm紫外区研究Fe、Co和Ti原子的(1+1)共振增强多光子电离谱,选定特定原子共振激发态,并测定了铁原子、钴原子和钛原子相关激发态在近阈限的光电离截面。


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