钐原子的两步激发共振光电离光谱

采用两步激发共振光电离技术研究了Sm原子的偶宇称高激发态光谱.实验采用了两条激发路线：1)第一束激光的波长固定在478.44nm以便将Sm原子从4f⁶6s²［⁷F₁］态激发至4f⁶6s6p［⁷D₁］态,再用第二束激光使其波长从480nm扫描至530nm,将Sm原子进一步激发至待测的高激发态;2)第一束激光的波长固定在574.8 关键词： Sm原子 光谱 分步激发 共振电离     

用双光子电离探测技术研究奇宇称的Sm原子光谱

采用两台激光器对Sm原子奇宇称激发态的光谱及其特性进行了系统研究.利用一台波长在585 nm到663 nm之间调谐的染料激光器,将Sm原子从某个4f⁶6s²⁷F_J(J=0—6)态激发到具有奇宇称的4f⁶6s6p或4f⁵5d6s²激发态.然后,采用波长固定在532 nm的强激光束,对处于上述奇宇称激发态的Sm原子进行双光子电离,以实现探测其光谱信息 关键词： 双光子电离 奇宇称态 Sm原子     

铈原子偶宇称自电离态激光共振电离光谱

给出了利用三色三光子激光共振电离光谱技术研究铈原子偶宇称自电离态的结果。27个有较大跃迁截面高奇宇称激发态被用作第二激发态。第三台染料激光波长在634～670nm范围内扫描,发现了141个偶宇称自电离态能级。为了寻求最佳电离方案,对有较大自电离态能级跃迁截面的各电离路径进行了初步的判定,推荐了8条较佳的电离路径。     

用激光共振电离光谱测定铈原子奇宇称高激发态(Ⅰ):32 042～34 575 cm-1

激光共振电离光谱是一种十分适合于高能量区重元素复杂原子结构研究的技术。为寻找原子最佳的共振电离通道，利用这一技术对铈原子奇宇称高激发态进行了研究。在32042－34575cm^-1范围内，用两步共振激发和非共振电离方法，首次观察到了83条铈原子奇宇称高激发态能级，测量了这些新能级的能量和给出了可能的总角动量J值。     

用共振激发延迟电离方法测定原子激发态的光电离截面

用两束脉冲激光,一束使原子共振激发,另一束使激发态原子电离,当电离光脉冲能量约达1J/cm~2时,可使电离饱和.测量被电离原子数的相对大小与电离光脉冲能量之间的函数关系,可以方便地得出原子激发态的光电离截面.延迟电离光至激发光脉冲结束后到达作用区,可以修正激发光对电离的贡献,并避免电离光引起的Stark位移对共振激发的影响.应用共振激发延迟电离方法测定了Cs原子7~2P_(3/2)态的光(λ=5320(?))电离截面,测量值σ_I=6.5×10~(-18)cm~2与Manson的计算值非常接近.     

铕原子双色三光子共振电离光谱的研究

利用双色三光子共振电离光谱技术,对处于42896~44854 cm-1能域内的铕(Eu)原子奇宇称高激发态的光谱特性进行了研究,报道了该能域内93个高激发态的光谱信息。一方面,采用了三种不同的激发路径,不仅测量了这些高激发态的能级位置,还给出了它们的光电离信号的相对强度;另一方面,结合电偶极跃迁的选择定则,对所得光谱数据进行了细致地分析和比较,唯一确定了各原子态的总角动量J。通过与相关文献资料进行对比,不仅确认了许多高激发态的研究结果,还发现了25个新的奇宇称高激发态。此外,还对文献中的少数高激发态的光谱归属进行了修正,并唯一地确定了这些高激发态的J值。     

用于原子能级结构研究的激光共振电离光谱系统

激光共振电离光谱技术是一种利用一路或多路激光将待测原子选择性共振激发与电离,通过测量离子信号来研究原子能级结构的光谱技术。研建了一套激光共振电离光谱装置,用于原子高激发态能级结构参数的测量。分别从该装置的总体结构、关键技术和应用实例等方面进行了详细介绍。该套装置主要包括高调谐精度的染料激光器系统、高效的激光离子源系统和高分辨率的飞行时间质量分析器。染料激光器系统包括3台多纵模可调谐染料激光器和1台单纵模可调谐染料激光器,均为脉冲工作方式,重复频率为10 kHz,泵浦源均为532 nm的Nd∶YAG固体激光器。激光离子源系统包括原子化源、激光与原子相互作用区和离子光学透镜组三部分组成,样品在原子化源中被电加热实现原子化,喷射出的原子被激光选择性激发、电离,产生的离子被离子传输透镜整形成能量分散小、束窄的离子束。飞行时间质量分析器采用了反射式结构设计、脉冲垂直推斥技术和偏转板调节技术。利用此装置,实验测定了U原子的自电离态光谱,获得了U原子一条较佳的三色三光子共振电离路径,对应激光的波长分别为591.7,565.0和632.4 nm。此系统还可用于测量同位素位移和原子超精细结构等参数。另外,由于此系统中联用了质量分析器,因此可用于样品多元素分析、痕量元素分析、同位素丰度分析。     

Measurement of Photoionization Cross Sections of the Excited States of Titanium

实验研究了钛原子在293～321 nm波段的共振增强多光子电离. 采用激光烧蚀和超声射流相结合的实验技术来制备自由原子,由飞行时间质谱仪实现对钛原子光电离产物的检测. 从离子信号强度对和激光强度的依赖关系导出了钛原子价电子激发态的光电离截面. 实验测量的一些激发态光电离截面在0.2～6.0 Mb. 通过对⁴⁶Ti、⁴⁷Ti、⁴⁸Ti的光电离截面测量研究,没有发现明显的同位素依赖性.     

用双光子电离探测技术研究奇宇称的Eu原子光谱（英文）

利用双光子电离探测技术系统地研究了Eu原子的奇宇称态的光谱。双光子电离探测技术利用两步激发获得Eu原子奇宇称态的光谱:首先将第一步激光的波长固定,而最后一步激光的波长在35 500～35 650cm~(-1),36 200～36 600 cm~(-1)和46 650～46 950 cm~(-1)三个能域范围扫描,对处于奇宇称激发态的Eu原子进行双光子电离,以实现探测其光谱信息的目的。本文系统地研究了35 500～35 650 cm~(-1),36 200～36 600 cm~(-1)和46 650～46 950 cm~(-1)能域内的光谱特征,报道了这些能域内具有特殊寿命的高激发态。通过对采用3种不同的激发路径获得的高激发态的光谱进行拟合,不仅获得了这些高激发态能级位置、线宽和线型的信息,而且还观察到奇宇称态光谱中的q反转现象。此外,通过分析所获得的3张奇宇称态的光谱,首次证明了4f壳层的电子被激发的可能性,该结果为检测新量子理论提供了可靠的实验依据。     

Sm原子奇宇称Rydberg态光谱

结合共振激发和场电离探测技术,通过总角动量量子数0→1→0→1的激发路径,研究了第一电离阈附近的Sm原子奇宇称Rydberg态4f~66snp(J=1)。首先,在45 200～45 500 cm~(-1)能量范围内共发现了94个奇宇称Rydberg能级。其次,通过对有效量子数和Rydberg能级结构特点的分析,将其中68个能级归属为3个束缚Rydberg系列,另外26个能级也给出了能级位置。然后,利用Rydberg-Ritz公式,对3个Rydberg系列分别进行了拟合,获得了Sm原子的电离阈为(45 519.61±0.79) cm~(-1)。最后,采用6种偏振组合激发,由偏振选择定则,进一步验证了这些奇宇称Rydberg态总角动量量子数为1。这些结果首次证实了场电离探测技术对Sm原子高激发Rydberg态的适用性,并且通过对奇宇称Rydberg系列拟合得到的Sm原子电离阈与文献中通过偶宇称Rydberg系列获得的值(45 519.64±1.39) cm~(-1)基本一致。     

Experimental study of highly excited even-parity bound states of the Sm atom

In this work, a three-step autoionization detection method and direct photoionization detection method are employed to measure the highly excited even-parity states of the Sm atom in the energy region between 36360~cm^-1 and 40800~cm^-1. Comparisons between the results from the two detection techniques enable us to discriminate the Rydberg states from the valence states in the same energy region with the information of level energies, possible J values and their relative intensities. Furthermore, in the experiment two different excitation schemes are designed to obtain the spectra of highly excited even-parity states of the Sm atom. With a detailed analysis of the experimental data, this work not only confirms the results about many spectral data from the literature with different excitation schemes, but also reports new spectral data on 29 Rydberg states and 23 valence states.     

用光电离技术探测钐原子的奇宇称束缚激发态的光谱

采用光电离探测方法,对钐原子奇宇称束缚激发态进行了系统研究.通过设计三条不同的激发路径, 采用共振激发方式,先将钐原子分三步从基态激发到不同的束缚激发态,然后采用光电离手段对其进行探测. 通过对第三步激发光的波长进行大范围的扫描,在同一能域内获得了三组不同的光谱. 通过比对三条路径所得到的三组光谱,不仅精确确定了大量奇宇称束缚激发态的能级位置, 而且还获得了相应跃迁的相对强度的信息.最后,通过运用三条不同的激发路径的选择定则, 还确定了上述能级的总角动量. 关键词： 钐原子 束缚激发态 奇宇称 光电离探测     

Even-parity states of the Sm atom with stepwise excitation

Two-colour stepwise excitation and photoionization schemes are adopted to study the spectra of high-lying states of the Sm atom. These bound even-parity states are excited with three different excitation paths from the 4f66s6p7DJ (J = 1, 2, 3) intermediate states, respectively. They are probed by photoionization process with an extra photon driving them to the continuum states. In this experiment, 270 states are detected in an energy range from 36160 cm-1 to 42250 cm-1, 109 of which are newly discovered, while the rest of them are confirmed to be the energy levels reported previously. Furthermore, based on the J-momentum selection rules of three excitation paths, a unique assignment of J-momentum for all observed states is determined, eliminating all remaining ambiguities in the literature. Finally, 53 single-colour transitions originating from the scanning laser are also identified. For all the relevant transitions, the information about their relative intensities is also given in the paper.     

利用光电离技术研究奇宇称的Sm原子光谱

采用一台频率可扫描的染料激光器将Sm原子从4f66s2 7FJ(J=1,2)态分别激发到具有不同电子组态的若干原子态上,然后利用光电离技术对处于上述状态的Sm原子进行高灵敏探测.通过波长固定在355nm的紫外激光器,我们对一系列具有4f66s6p或者4f55d6s2电子组态的原子状态进行了精密的光谱测量.本实验研究不但确定了这些态的能级位置,还给出了它们的相对光谱强度.通过理论方法对光谱数据详细的分析,我们不但确认了文献中Sm原子的部分奇字称能级的位置和光谱标识,还同时给出了许多新的跃迁及其光谱特性.     

Photoionization spectra of even-parity states of Sm atom with multistep excitation

Two-color stepwise excitation and photoionization schemes are adopted to study the spectra of bound even-parity high-lying states of the Sm atom with three different excitation paths via the 4f⁶6s6p ⁷D_J (J=1, 2 and 3) intermediate states. In order to obtain the information of these high-lying states, the Sm atom in these high-lying states is photoionized with an extra photon. Among 231 states detected in the energy region between 35,545 and 44,225 cm⁻¹, 108 states are newly discovered, while the rest can be identified as the same with the literature. In most cases, comparisons of the spectra corresponding to the three different excitation paths may partially determine the total angular momentum of the observed peaks with the selection rules. In addition, the relative intensities of all related transition lines are given.     

Studies on odd-parity states of the Sm atom

Two-step excitation and ionization processes are used to detect Sm atoms in many excited states populated with tunable lasers. The wavelength of the first laser is tuned to the resonances from the Sm 4f^6 6s^2 ^7FJ （J=0 6） states to many odd-parity states with different electronic configurations, where the atoms are detected by photoionization process using an ultraviolet laser with a wavelength of 355 nm. Precise measurements on the energy level and intensity for many Sm 4f^6 6s6p and 4f^5 5d6s^2 states have been carried out. In a theoretical analysis on the spectral data, such as peak position, relative intensity, many transitions can be identified as the resonances from the Sm 4f^6 6s^2 7FJ （J=0-6） states to the atomic states with 4f^6 6s6p and 4f^5 5d6s^2 electronic configurations. This work also reports many spectral data on the odd-parity states that cannot be found in the literature.     

利用自电离探测技术研究Sm原子Rydberg态光谱

采用孤立实激发与自电离探测技术相结合的方法对Sm原子偶宇称高激发态进行了系统研究.按照不同的自电离通道将所测数据进行了分类和比较,并进行了详细讨论.不仅报道了许多收敛于不同电离限的Rydberg态的能级位置和跃迁的相对强度等信息,而且还把处于同一能域内的Rydberg态和价态进行了辨识.另外,不但提供了一种有效识别不同类型的高激发态的鉴别技术,而且还对处于41800 cm^-1到43800 cm^-1能域内的Rydberg态和价态的光谱特性进行了详细分析和讨论. 关键词： 自电离探测 Rydberg态 Sm原子