Введение к работе
Актуальность темы. Исследование процессов с участием высоковозбужденных атомов внесло в физику атомных столкновений новую систему представлений. Так, физика столкновителъннх процессов для атомных частиц, находящихся в невозбужденном или в низко возбужденных состояниях, использует понятие квазимолекулы и в основе своей содержит квантово-механические соображения о переходе при взаимодействии ограниченного числа атомных состояний. В случае ридберговских атомов при столкновении происходит изменение энергии, которое много больше чем разность энергий между соседними уровнями, поэтому можно рассматривать столкновение ридберговского атома с молекулой как рассеяние высоковозбужденного электрона на молекуле. Кроме того, в этом случае, атомный остов, находясь далеко от взаимодействующих частиц, оказывает очень слабое влияние на этот процесс. Таким образом появилась модель "свободного" электрона, которая рассматривает столкновение ридберговского атома с частицей как столкновение свободного электрона с той же энергией, что и в атоме, с этой частицей. Естественно желание исследовать промежуточный случай, осуществляющий переход от классической ситемы к квантово-механической. Для описания столкновений в этой промежуточной области необходима экспериментальная информация, помогающая построить правильные теоретические модели.
В соответствии с такой программой данная диссертационная работа посвящена спектроскопии высоковозбужденного атома натрия при столкновениях с молекулой шестифтористой серы для значений главного квантового числа, где классические подходы к описанию поведения электрона в атоме начинают нарушаться, т.е. в области промежуточных п. Кроме того, в работе исследуются такие столкновения при высоких п.
Цель работы состоит в экспериментальном изучении процесса столкновительной ионизации ридберговского атома в области высоких и промежуточных главных квантовых чисел.
Построение, на основе экспериментальных результатов, модели, описывающей процесс столкновительной ионизации атома в области промежуточных значений главного квантового числа.
В качестве объектов исследования были выбраны атом натрия и молекула шестифтористой серы.
Научная новизна. Создана экспериментальная установка для трехступенчатого лазерного возбуждения ридберговских атомов натрия с высокой частотой повторения импульсов.
Впервые измерены константы скорости столкновительной ионизации ридберговских атомов Na(nP), находящихся в состояниях с хорошо известными квантовыми числами (я,!), с молекулой шестифтористой серы в широком диапазоне главных квантовых чисел ( п = 12 + 41 ).
Впервые обращено внимание на эффект влияния
положительнозаряженного атомного остатка на стабилизацию автораспадного состояния отрицательного иона SF", получащегося в результате столкновительной ионизации.
Впервые предложена модель, описывающая столкновительную ионизацию ридберговского атома с молекулой в диапазоне промежуточных п на базе представления о том, что ридберговский атом является многоуровневой системой.
Практическая ценность. Получены экспериментальные данные по абсолютным значениям констант скорости столкновительной ионизации ридберговских атомов натрия (Р-серия) молекулой SP, в широком диапазоне гг.
Предложен и реализован эффективный метод детектирования низколежаших ридберговских состояний на основе столкновительной ионизации атомов электроотрицательной молекулой.
На защиту выносится:
1. Эффективные схемы лазерного трехступенчатого возбуждения
ридберговских атомов натрия С Р - серия ) с высокой частотой
повторения импульсов возбуждения.
2. Спектры возбуждения ридберговской' Р-серии натрия,
полученные методами полевой и столкновительной ионизации.
-
Методика измерения констант скорости столкновительного тушения ридберговских состояний электроотрицательной молекулой при тепловых энергиях и результаты этих измерений в диапазоне п = 11 + 45.
-
Расчеты влияния теплового излучения на перемешивание ридберговских состояний натрия с различными значениями главного квантового числа п и орбитального момента Ї.
5. Модель, описывающая столкновительную ионизацию
ридберговского атома с электроотрицательной молекулой в диапазоне
высоких и промежуточных п.
Апробация работы. Основные результаты по теме диссертации докладывались и обсуждались на: IX Международной Вавиловской конференции по нелинейной оптике (Новосибирск, 1987); VII Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы
(Ташкент, 1987); I Всесоюзной конференции молодых ученых "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (Новосибирск, 1985); I Всесоюзном семинаре "Элементарные процессы в плазме - процессы с участием высоковозбухденных атомов" (Новосибирск, 1986); II Всесоюзном семинаре по лазерной резонансной ионизационной спектроскопии (Новосибирск, 1991).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ в советских и зарубежных изданиях. Список этих работ приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Она изложена на 99 страницах, содержит 22 рисунка и 5 таблиц. Список литературы насчитывает 102 наименования.
