铕原子4f76pns系列自电离态的光谱和动力学过程

通过共振激发技术和速度影像法对铕原子4f⁷6pns（n=7，8）自电离态进行了系统性的研究。首先采用三步共振激发技术探测光谱，通过前两步固定波长的激光将铕原子激发到4f⁷6p²态上后扫描第三步激光的波长，使得三步激光的能量总和位于铕原子4f⁷6pns（n=7，8）自电离态能域附近，从而得到该自电离态的光谱；然后采用速度影像法对其动力学过程进行探测，经过数据分析得到铕原子4f⁷6pns（n=7，8）自电离态的衰变分支比和弹射电子的角分布。不仅从光谱中观察到了强烈的组态相互作用并且确定了部分能态的总角动量，从自电离弹射电子角分布中观察到铕原子4f⁷6pns（n=7，8）自电离态复杂的物理机制，还在该能域内观测到了粒子数反转。最后，本文还对孤立实激发技术在探测低n值自电离态光谱的适用性进行了讨论。     

电场中Eu原子电离阈移动的实验研究

提出了一种新方法, 精确确定了稀土Eu原子第一电离阈的位置. 先用脉冲电场对Eu原子的高激发Rydberg态进行延时场电离探测, 再通过反向静电场排除光电离和自电离等其他路径所产生的离子信号的干扰, 观察并研究了Eu原子第一电离阈随着电场移动的规律. 由此所确定的零场下第一电离阈的数值与采用其他方法所确定的文献值^{[1, 2]}相一致, 从而验证了该方法的可靠性.     

Motional Stark Effect and Its Active Cancellation in Diamagnetic Spectrum of Barium

With time-of-flight and electric field ionization detection technique, we investigate the motional Stark effect for highly excited Rydberg barium in high magnetic field and its active cancellation experimentally. In the experiment, the atom beam is aligned at a small angle of 15° with respect to the magnetic field. The motional Stark effect cancellation is demonstrated on two sets of. circularly polarized spectra in static magnetic field B = 1.00000 Tesla and B = 1.70000 Tesla, respectively, although the effect is very small （- 3.5 Vcm^-1） in our apparatus configuration.     

Eu原子4f~76p_(3/2)ns自电离态的光谱的研究(英文)

采用孤立实激发技术,对铕原子4f~76p_(3/2)ns(n=7,8)自电离态的光谱进行了系统的研究,同时是首次在不同激光偏振组合下进行的研究。首先,用前两束激光分步将铕原子从基态4f~76s~2经中间4f~76s6p态激发至4f~76sns里德堡态,然后再用第三束激光通过离子实4f~76s~+→4f~76p~+_(3/2)的跃迁将其进一步激发至4f~76p_(3/2)7s自电离态或4f~76p_(3/2)8s自电离态。对铕原子4f~76p_(3/2)ns(n=7,8)自电离态复杂的光谱分别给出了详细的解释,从中我们可以获得一些重要的光谱信息,比如自电峰的能级位置和线宽等,同时还可以观察到收敛于不同离子限的自电离系列之间的组态相互作用。最后,通过比较不同激光偏振组合下的自电离光谱,确定了一些自电离态的总角动量的值。     

铕原子Rydberg态的场电离研究

利用三步激光共振激发结合场电离探测技术,系统地研究了铕原子归属于第一电离限4f76s 9S4的4f76snp Rydberg态的场电离过程,得到了铕原子4f76snp Rydberg 态的场电离光谱图。在光激发之后施加脉宽为0.2μs的脉冲电场,连续扫描电压得到场电离过程图。从4f76snp Rydberg态的场电离过程图谱中,可以精确地获得态的场电离阈,观察电场逐步从0到3 kV变化时原子的演化过程。特别是,受黑体辐射的影响,一些结构出现在了场电离光谱图上。     

Tunneling between double wells of atom in crossed electromagnetic fields

The tunneling between double wells of atom in crossed electromagnetic fields is investigated by a one-dimensional Hamiltonian model.The crossed fields induced outer well is apart from the nuclear origin and it is very difficult to access by means of spectroscopy but it will be possible if there exists the tunneling of the electron between the outer well and the Coulomb potential predominated well at the nuclear origin.A one-dimensional quantum calculation with B-spline basis has been performed for hydrogen atom in crossed fields accessible in our laboratory,at B=0.8 T and F= 220 V·cm 1.The calculation shows that the wavefunctions of some excited states close to the Stark saddle point in the outer well extend over to the Coulomb potential well,making it possible to penetrate the quantum information of the outer well.However,the tunneling rate is very small and the spectral measurement of the transitions from the ground state should be of a high resolution and high sensitivity.     

Eu原子4f~76p_(3/2)ns自电离衰变分支比和弹射电子角分布

首先运用孤立实激发技术将Eu原子从基态4f~76s~(28)S_(7/2)经中间态4f~76s6p共振激发到4f~76sns Rydberg态,然后再将其进一步激发至4f~76p_(3/2)ns(n=7,8)自电离态.其次,采用速度影像技术对Eu原子自电离弹射出的电子进行探测,以便来研究自电离衰变分支比和弹射电子角分布.在研究自电离衰变分支比时,重点讨论了粒子数反转的可能性,并依据此现象可为实现自电离激光器提供有价值的信息.另外,还探讨了各向异性参数对弹射电子角分布的影响;以及在Eu原子不同自电离几率位置处,讨论了弹射电子角分布形状的变化情况.     

Eu原子4f~76snlRydberg态的研究

利用三步双色共振激发技术和三步三色孤立实激发技术,系统地研究了铕原子在42250—44510 cm~(-1)能域内的光谱特性,提供了该能域内56个束缚高激发态的光谱信息.为了能确定这些态的光谱归属,进行了两方面的探索:第一,观察能否利用孤立实激发技术,把处于这些态上的铕原子进一步共振激发到自电离态,从而推断这些态属于单电子激发的束缚Rydberg态还是属于双电子激发的价态,并对Rydberg态的电子组态进行了光谱确认;第二,通过计算这些态相对于各个电离阈的量子亏损并观察它们分别收敛于哪个电离阈,以便获取其主量子数的信息.最后,设计并采用了三种不同的激发路径,分别将原子布居到同一高激发能域并探测它们在该能域的光电离光谱.通过比较这些光谱的异同并结合上述激发路径所对应的跃迁选择定则,便可惟一地确定这些高激发态的总角动量.研究发现:所探测到的高激发束缚态只有三个属于单电子激发的束缚Rydberg态,其余都是价态.本文确定了这三个Rydberg态的电子组态和原子状态.     

Eu原子4f~76p_(3/2)6d自电离过程的动力学特性

采用孤立实激发技术(isolated-core excitation, ICE)及速度影像技术(velocity-map imaging,VMI),研究了Eu原子4f~76p_(3/2)6d自电离过程的动力学特性.孤立实激发技术用于将Eu原子从基态4f~76s~(2 8)S_(7/2)经中间态4f~76s6p激发到4f~76s6d里德堡态,然后将其进一步激发至4f~76p_(3/2)6d自电离态;速度影像技术用于探测其自电离过程的动力学特性,从而获得自电离衰变的分支比(branch ratio, BR)和弹射电子的角分布(angular distribution, AD).自电离衰变的分支比代表离子的能量分布,从中获得VMI影像的径向信息;而通过各向异性参数描述的弹射电子的角分布揭示了VMI影像的角向信息.此外,讨论了自电离衰变分支比和弹射电子角分布在整个自电离共振能域内的变化情况.基于4f~76s~+和4f~75d~+两个离子态的分支比,讨论了实现Eu离子粒子数反转的可能性.     

Scaled-energy spectroscopy of a ｜M｜= 1 Rydberg barium atom in an electric field

We observe strong energy-dependent quantum defects in the scaled-energy Stark spectra for |M| = 1 Rydberg states of barium atoms at three scaled energies: ε = 2.000,ε = 2.500 and ε = 3.000.In an attempt to explain the observations,theoretical calculations of closed orbit theory based on a model potential including core effect are performed for non-hydrogenic atoms.While such a potential has been uniformly successful for alkali atoms with a single valence electron,it fails to match experimental results for barium atoms in the 6snp Rydberg states with two valence electrons.Our study points out that this discrepancy is due to the strong perturbation from the 5d8p state,which voids the simple approximation for constant quantum defects of principle quantum number n.