強電場中稀土原子高激發態的光譜特性研究

《強電場中稀土原子高激發態的光譜特性研究》是依託天津理工大學，由沈禮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：強電場中稀土原子高激發態的光譜特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：沈禮
• 依託單位：天津理工大學

項目摘要

高激發態原子的強外場效應涉及到原子物理和量子力學的許多基本問題，因而一直是原子物理的重要課題之一。本項目選擇具有未填滿4f殼層的稀土原子，對其Rydberg態和自電離態這兩類高激發態在強電場下的光譜和特性進行實驗研究。稀土原子因其外層電子結構導致其光譜非常複雜，我們選擇Sm和Eu兩種原子，在已有的高激發態光譜研究基礎之上，研究強電場下的稀土原子高激發態的光譜特性，為進一步實現強電場操控稀土原子提供實驗依據。同時開展稀土原子的標度電場能譜研究，探索原子實對電子軌道散射的影響。

結題摘要

對於強電場中鹼金屬原子和鹼土金屬原子的光譜已經有了非常多的研究，零場中稀土Eu原子在束縛態和自電離態光譜的研究也有一定的報導，本項目在該基礎之上對稀土Eu原子在強電場中的光譜和場電離過程進行了研究。在原有的實驗平台之上，完成了對實驗裝置的改造和控制程式的編寫和測試。並且新加工了一套真空樣品製備和採集系統，該系統可用於在時變電場中實現高激發態Eu原子的減速，並且正在測試之中。本項目的主要研究內容包含以下幾個方面：1.電場中Eu原子電離閾移動的實驗研究。獲得了Eu原子第一電離閾隨著電場移動的規律，由此確定的零場下第一電離閾的數值與文獻值相一致，驗證了該方法的可靠性。2.電場中Eu原子的束縛Rydberg態光譜。觀察到了能級的分裂、移動和展寬等Stark效應，並和理論進行了對比，在某些能級上有很好的對應。3.電場中Eu原子的自電離Rydberg態光譜。獲得了收斂於第二電離閾4f76s+ 7S3的自電離Rydberg態4f76snp的Stark光譜，能級的展寬反映了自電離速率的變化。4.Eu原子6snp Rydberg態電場標度能譜。利用場電離探測技術獲得了標度能從-2.0～-6.0的光譜，經過傅立葉變換得到的回歸譜與閉合軌道理論的計算結果進行了比較。5.Eu原子6snp Rydberg態場電離過程的初步研究。通過改變延時場電離電場的大小獲得了離子信號強度與場電離電場大小之間的關係，得到了Eu原子場電離規律的初步結果。6.通過兩步雙光子激發製備了Eu原子6snp Rydberg態。研究了採用兩步雙光子激發製備Eu原子6snp Rydberg態的可能性，為進一步研究6pnp 自電離Rydberg態以及Stark效應提供了可能。7.Eu原子Rydberg Stark態壽命研究。通過延時場電離的方法研究了在電場中不同主量子數的Rydberg態的壽命變化的規律，並與零場時的壽命進行了對比，探討了電場對能級壽命的影響。8.Eu原子不同Rydberg系列相互作用的研究。通過同一中間態4f76s8s 8S7/2,研究了Eu原子自電離態4f76p1/2(J=3或4)8s，4f76p1/2(J=3或4)6d和4f75dnl的光譜。實驗結果中觀測到了不同Rydberg系列的相互作用。