Введение к работе
Актуальность работы
Современный иозможности лазерной техники позволяют получать когерентное излучение в широкой диапазоне спектра с пиковой интенсивностью до tO20 Вт/см и с минимальной длительностью импульса порядка нескольких фсмтосехунд, что сразнимо с характерными временами протекания химических и релаксационных процессов на поверхности. Это позволяет рассматривать лазерные методы анализа и модификации поверхности как один из самых перспектнвнь с.
В настоящей время активно исследуется такие важные задачи физики поверхности как лаэерно-стнмуллировьнная матричная деесорбция, создания ярких <уб-фемтосекуидных сильноточных импульсных нсточникоа электронных пучхея иа основе фотоамиссии, физика и химия лазерной плазмы, лазерно-стнмулнрованные химические реакции на поверхности и многие- другие.
' Наметившийся вкспериментальный подъем в втой области контрастирует 'с дефицитом . концептуальных подходов, и пользуемых для объяснения указанных проблем. Традиционное предетаї л лте о чисто тепловом воздействии электромагнитного излучения на металлы [1] в данных условиях требует значительных уточнений и, по крайней мере, не может быть пртшто а piicri. В втой связи укажем на ряд явлений; таких яак смнссїія фотоэлектронов с екергиями порядка нескольких сотен вВ [2], процесс*! формирования мпогоздрядкых Kofrno о сверхплотной лазерно:! плазме [3],' ладминесценцня иеталлоз [4]. и* пинедаоях пока теоретического объвагення. Все втЬ говорит о необходимости прсведеіам додаштгельных фуидакентальнък кеследовапнії процессов, протекаюнріх при лазерном возбуждении кокдздсированиых сред.
Цілі* paSevbj
-
Теоретическое исследование процессов форсированна нерааиооесгапз состояния влектрошюй подсистемы металла в поле ультракороікого лазерного импульса.
-
Обобщение метода вторичного кваїггсаания для описания существенно нестационарных систем. " .
-
Описание различных эмиссионных процессов (електронная «миссия, ионная бмиссня, "горячая" люминесценция, нєлиїієшіо-опткчсскн." отклик) в условиях нерапнопесности влектроін:он подснсіїкьі.
Мавшая новизна
1. Впервые предложен метод нестационарного вторичного квантошиїнії, представляющий собой удобную процедуру получения кішєтичєскії;; уравнений для кзантосых систем, подвергаемых воздейстьшо склышх нестационарных полей.
/. Впераьіі получено аналитическое решение квантояого кинетического уравнения для електронного газа металла D поле ультракороткогс лазерного импульса с учетом как процессов дискретного поглощ
-
Развита феноменологическая модель процесса ионизации десорби-руемого с металлической поверхности огома в присутствии нерезонамснон влектромагнитной волны. Впервые теоретическі. показана возможность значительного пспиінелид степеїіи поверхностно;* ионизация при нерезоналсном лазерном со2 действии й также частотаал селективность данного процесса.
-
С помощью метода нестационарного вторичного квантования впервые построена квантовая теория лазерно-стимулнрованной поверхностной
ношіаацни одяоуроалего атома. Похаэгно, что по зависимостям ионного тока от параметров излучения н вїгергетнческнм характеристикам падающего на поверхность потока можно получать информацию о зависимости положения виергетнческнх уровней атомарной системы от расстояния меаду атомом н поверхностью, функции распределения алеістроноз металла і: характерных пременлх релаксации в рлектроином подсистеме.
-
На основ: развитого кинетического описании электронного газа ?.<<ггалла в электромагнитном поле аналитически выведено выражение для полного фотоэмнесиотюго токэ, согласующиеся с. аналогичным выражением р. феноменологической теории Фаулера-Дюбриджа. В ракхах теорії» объемного фотоэффекта найдено объяснение частотной зависимости коэффициента нелинейности эмиссионного тока.
-
Впервые исследуется свечение глталла, рбуслозлепнег Енутризоннымн радиационными переходами нерап.чопесно возбуїкдеішмх электронен металла. Показано, что епехтр свечения отличен от плашеооского. В спгзгтрг присутствует периодическая составляющая с периодом внешнего поля.
Научная и практическая ценность работы
В датой работа показано, что ряд задач физики металлов в электромагнитном ноле может быть решен точно или с привлечением простых модельных соображений. Это позволяет «пользовать данные решения в качестве модельных при рассмотренші более сложных проблем взаимодействия s/.ектромапнпного излучения с твердотельными средами.
Развитьгч d работе метод нестационарного вторичного Квантования может быть использован для решения фундаментальных задач физики
многоэлектронньк систем, подвергаемых внешнему периодическом)' воздействию.
Исследования нелшейно-оптнческих и эмиссионных аномалии, связанных с неравновесностью електронного газа вещества :лзооляет судить о состоянии поверхности, функции распределения ч релаксационных характеристиках металлов на кинетическом етапе аволюции.
Рассмотренный в работе неравновесный "нагрев" електронно}! подсистемы позволяет с единых позиций объяснять цєльій ряд экспериментальных результатов, таких каї: ьдконоыериоега оптического отражения, угловые, поляризационные н мощностныг аавнсішости фотоамиссиошюго тока, аномально высокие температуры фотоалектронов.
Результаты работы могут быть использованы для рассмотрения процессов фотохимия на поверхности, для разработки аналитических методов исследования елементного состава поверхности ш основе додешы лазерно-стнмулнрбванного аарядообмена в системе атомарная частица -твердотельная поверхность. Тот же метсд иоямт быть использован для прямых измерений нестационарной функции распределения электронов металла с временным разрешением' порядка длительности лазерного импульса. Кроме того, данный метод позволяет получать аависимостн потенциала ионизации атомарной частицы от расстояния до поверхности для исследования осбенлостсн первой фазы формирования лазерной
На валюту выносятся следующее положения!
1. Разработанный метод нестационарного вторичного квантования и его применение в задачах кинетики ыноговлектронных систем, подвергаемых внешнему периодическому воздействию.
-
Решение нестационарного квантово-мехпннческого кинетического уравнения для електронного газа металла в высокочастотном влектромагнитнои поле с учётом энергетической н температурной зависимости релаксационных характеристик.
-
Теория лазерно-стнмулированной поверхностной ионизации.
-
Расчёт амплитудных и частотных характеристик электронной вмиссии.
-
Расчет спектральных, амплитудных и частотных характеристик "горячей" люминесценции.
Публикации
Осногное содержание диссертации опубликовано в 15 научных работах, список которых приведен а конце автореферата.
Апробация работы
Основные положення и результаты работы докладывались на XX н XXI Всесоюзных конференциях по эмиссионной влектронмки /Киев 1987, Ленинград 1990/. на IV Всесоюзной конференции "Взаимодействие излучения. Плазменных и электронных потокоз с веі .есиом" /Фрунзе 1990/, їй ХШ и XIV Международных, конференциях і.п когерентной и нелинейной оптике /Минск 1988, Ленинград 1991/, на VI Международной конференции по иногофотонным процессам /Квебек 1993/,. на XXVI Конференции европейской группы по етоинон спектроскопии /Беллатерра 1994/.
Объеи работы
Диссертация сострит из введения, трех глав и заключения. Работа содержит 108 страниц текста, 20 рисунков и списка литературы из 63 наименований.
