Процессы ионизации и резонансного электро-атомного рассеяния в сильном поле с участием автоионизационных состояний тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

Р Гм$кисте$(Аво высшего и среднего специального образования

!>т.н РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

- 7 (¡¿^1 тажентскии государственный университет

На правах рукописи ПАЗДЗЕРСКИИ ВЛАДИМИР АНДРЕЕВИЧ

ПРОЦЕССЫ И0НИЗА11ИИ И РЕЗОНАНСНОГО ЭЛЕКТРОН-АТОМНОГО РАССЕЯНИЯ В СИЛЬНОМ ПОЛЕ С УЧАСТИЕМ АВТОЙОНИЗАПИОННЫХ

СОСТОЯНИИ

Специальность 01.04.02. - теоретическая физика

автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Ташкент - 1993

Работа выполнена в Ташкентском государственном университете MB и ССО Республики Узбекистан

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор физико-математических наук,

профессор ЗОН Б.А.

член-корр. АН Республики Узбекистан

доктор физико-математических- наук,

профессор ТУРАЕВ Н.Ю.

доктор физико-математических наук

BAJITEHKOB A.C.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Московский инженерно-физический институт

Защита диссертации состоится " " 1993 г.в

^-2^-часов на заседании Специализированного Совета ДК 067.02.24. по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Ташкентском государственном университете MB и ССО Республики Узбекистан по адресу: 700095, г. Ташкент, ГСП, Вузгородок, ТашГУ, физический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТашГУ.

Автореферат разослан " 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета доктор фйз.-мат. наук

КАТУЛЕВСКИЙ Ю.А.

МТУМЫЮСТЬ'ТЕШ. Исследование процессов взаимодействия интенсивных электромагнитных полей с атомники системами представляет в настоящее время самостоятельный, быстро развиваищнйся раздел физики. Работа в этом направлении представляют не только общефизический интерос.но и имеют целый ряд важных практических применений в физике атомных столкновений,физике плэзж.плазмохшам, электронике и др. С точки зрения теории исследования в втой области интересны поскольку требуют выхода за рамки теории возмущений. В диссертации проводится теоретическое исследование ряда процессов взаимодействия интенсивных полой с атомными системами: рассматривается возбуждение и распад автоионизационных состояний (АИС) в сильном электромагнитном (5!Л) шло; пороговый фотораспад отрицательного кона; спектры фотоэлектронов при надпороговой •многофотонной ионизации атомов; резонансное электрон-атомное(ионное) рассеяние, в сильном 3'.? поло; ионизация атомов быстрым! многозораднима ионами.

Большое внимание уделяется в последнее время изучении влияния сильных ЗМ полой лш возбуадение и распад АЙС атомных систем.Эти исследования важны для физики атома как один из способов получения информации о свойствах и параметрах возбужденных атомных состоянии, а так:!» представляют интерес для целого ряда практических приложит!* в связи, например, с изучением вопроса о возможном использовании этого процесса для геперации излучения в вакуумпо-уль-трафиолотовой области спектра; возмо:кным использованием процесса селективного возбуздения АИО для целей разделения изотопов и др. В самое последнее время эти исследования нашли применение в физике твердого тола при изучении нового явления - кваитова-кнтврферэнци-онкого резонансного, фотозгока. Исследование поведения АИС в сильном-поло проводилось, как' правило, в рамках простейших схем переходов, ие учитывающих некоторый веяные переходи, напримэу фотоионизоцаю АИС .прямые мекконтинуушше пероходы. Исследование влияния отих переходов на процесс распада АИС, на спектры образующихся при.атом электронов XI фотонов несомненно представляет большой интерес.

Известно, что при достаточно большом превышении энергии нестабильной системы над порогом, ее распад является практически экспоненциальным. Заметные отклонения от этого закона распада возникают, когда распад систем происходит вблизи порога. Примером подобного процесса может слуяшть процесс порогового фотораспада отрицательного иона. Этот процесс изучед достаточно подробно -

рассмотрены, например, различные режимы фотораспада, сдактры образующихся электронов. Однако при этом не рассматривался случай, когда пригороговый континуум иона имеет структуру: низколеясащээ овтошнизационнов состояние, мелкий реальный (виртуальный) уровень, либо когда структура в припорогозом континууме генерируется дополнительным сильным полем. Меаду тем в литературе имеются указания о наличии подобных состояний в спектрах ряда ионов.В связи с этим представляет интерес рэшвшго задачи о пороговом фотораспаде отрицательного лона в подобный структурны!? континуум.

Исследования процесса фотоионизации атомов в сильном ЭМ поле привели в последние годы к открытию нового явления, названной надпороговой фотоионизацией атома (ATI),когда в процессе фотоионизации электрон в сильном поле с большой вероятностью поглощает дополнительные, по сравнению с минимально необходимым числом, фотоны. ¡Это явление, интенсивно исследуемое как теоретически так i экспериментально, обнаруживает все новые особенности. Например исследования последних лет с ультракороткими (фемтосекундными) им пульсами привели к обнаружению тонкой (резонансной) структуры пи ков в спектре фотоэлектронов. Теоретическое описание спектров ЛТ предполагает рассмотрение как самого элементарного акта процесс фотоионизации, так и последующего движения электрона в нводнород ном поло лазерного фохсуса. Исследование элементарного акта нател кпваэтоя при этом на существенные трудности в связи с необходимо стыо учета одновременного возействия на ионизуемый электрон дву сильных шлей - переменного ЭМ поля и поля атомного' остатка. Пос кольку такая задача но кокет быть решено точно, то при отмени процесса фотоионизации атома используют различные приближенные мв тоды и модели, в ряде случаев верно передающие отдельные стороь этого явления. Хотя теоретическому описанию процесс« ATI госвящв! многочисленные исследования, сейчас еще' далеко от количественно! описания наблюдаемых экспериментальных закономерностей. В связи этим несомненный интерес представляет исследование новых модэле этого явления.

■ Рассеяние электрона атомной системой в сильном ЭМ поле,1 с< провокдаемое вынужденными радиациошшми переходами, исследова] весьма тщательно. При этом рассматривался процесс рассеяния i рассеизателе как без учета, так и с учетом его структуры (т.н. го ляргзвцконксб тормозное игдучвпий ). Сравнительно мзнкио изуч*

цхщесс резонансного рассеяния электрона атомной системой, когда з троцоссе столкновения за счет вынувденних процессов d ЭМ поле об-эазуется связанная либо квазисвязанная компаунд-система "налетаю-ций электрон+мишань", которая в дальнейшем распадается в конечное зостоянкэ. Присутствие лазерного излучения существенно меняет сем процесс столкновения. Изменяя параметры излучения (частоту, интенсивность) можно селективно влиять на олементарный акт столкновения . Поэтому исследование подобных процессов представляет большой интерес для целого ряда разделов физики. Самос тоятелышй интерес представляет изучение вопроса возможности усиления излучения. в втом процессе.

Атомная система в процессе столкновения с заряженной частицей может подвергаться воздействию сверхсильных электрических полей, о напряженностью значительно превосходящей внутриатомную напряженность. Примером таких процессов могут служить столкновения атомов с ионами, заряд которых Z » 1. Изучение процессов столкновения быстрых многозвря'дных ионов (МЗИ) с атомами представляет интерес для' многих областей исследования, таких как физика атомных столкновений, физическая электроника, физика плазмы и термоядерный синтез, 11учково-пленочная спектроскопия, рентгеновская астрономия и астрофизика и др. Расчет неупругих сечений с участием быстрых МЗИ сталкивается с трудностями в области скоростей v, в которой нарушается применимость борновского приближения, т.е. когда Z/v > 1. Существующие в этой области параметров метода расчета таких столкновений, как правило, громоздки и требуют выполнения большого объема численных расчетов. Мозду тем, в ряде случаев, например, при расчете,кинетики активней среда накачиваемой быстрыми МЗИ, можно ограничиться достаточно простыми, -оценочными выражениями для неупругих сечений. Поэтому представляет интерес разработка методов получения простых и достаточно аффективных оценок сечений неупругих столкновений атомов с быстрым! МЗИ.

: ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследованш влияния на спектры фотоэлектронов и вторичных спонтанных фотонов, образующихся в процессе резонансного возбуждения и распада А'5С в сильном ЭМ полэ)переходов, но учитываемых в простейших схемах процесса ( фотоионизация АИС, прямые мвз-континуумные переходы).

| Изучение процесса порогового фатореспада отрицательного иона в сильном ЭМ поле в структурный континуум, когда вблизи порога

•- 6 - . имеется шш низколеяащее AMC, или мелкое связанное ( виртуальное ) состояние, либо структура в континууме генерируется дополнительным ЭМ полем.

Получение точных уравнений, описывающих процесс ионизации атома сильным ЭМ полем. Исследование формирования спектров надда-рогошх фотоэлектронов с учетом пространственной и временной неоднородности поля лазерного фокуса.

Расчет сечений упругого и неупругого резонансного рассеяния электрона атомной системой ,в сильном ЭМ поло, когда в результате вынужденных радиационных переходов возникает компаунд-система ^'налетающий электрон + мишень". Исследование возможности усиления излучения в атом процессе.

Разработка методов расчета и проведение расчетов сечений одно-и многоэлектронной ионизации атомов быстрыми МЗИ в области параметров, где неприменимо Борцовское приближение.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.В диссертации впервые:

получены спектры фотоэлектронов с учетом процесса фотоионизации AMC и прямых межконтинуумных ЭМ переходов при резонансном воз-бувдеиии и распаде евтоионизационного состояния в области анергий, соответстауыцей его ^ютоионизации, а такжэ спектры Рамановских фотонов с учетом процессов фотоионизации евтоионизационного и возбужденного дискретного состояний.

исследован пороговый Фотораспад отрицательного иона в сильном ЭМ поле, когда вблизи границы континуума находится либо низко-леяащэе ДИС, либо мелкое связанное {виртуальное) состояние или структура в континуумо генерируется дополнительным ЭМ полем. Введено новое понятие - время, проводимое распадающейся системой в нестабильном состоянии. На примере порогового чисто невкспоненци-альногофоторапада отрицательного иона показано, что система совершает ряд переходов из исходного дискретного состояния в континуум и обратно и что, если в момент текущего времени t система обнаружена в исходном ( нвраспавшемся ) состоянии, то общее время i проведенное системой в атом состоянии оказывается малым (t « t).

получены точные интегральные уравнения, описывающие ионизацию атома в сальном ЭМ поле, аналогичные уравнениям для амплитуд реакций срыва в ядерной физике. В адиабатическом приближении получена формула для вероятности многофотонной ионизации атома сильным ЭМ полом, учитывающая начальную энергию фотоэлектрона. Предаогхена мо-

i,oль формирования спектров надпороговах фотоэлектронов, учитавао-цая как возможность фотоионизации в различные надпороговые состояния (каналы), так и последующее перераспределение электронов между саналами за счет межконтинуумных переходов. Получены аналитические щражения для функции распределения фотоэлектронов по анергиям при даго- и двукратной ионизация атома сильным низкочастотным шлем, югда потенциал пондеромоторных сил гораздо больше потенциала ио-здзации атома, с учетом как пространственной, так и временной не-даородностей поля лазерного фокуса ( рассмотрена трапецевидная временная форма ЭМ импульса ).

исследован процесс резонансного упругого и неу.хругого рзссе-ния электрона на атомэ в сильном ЭМ поле с индуцированным захва-ом его в АИС компаунд-системы "налетающий электрон+атом" а таюю роцесс рассеяния электрона на полонительном ионе с захватом его в идберговские состояния. Рассмотрен вопрос о возможности усиления злучения в таком процессе.

разработан метод получения простых, оценочных сечений для од-э- и многоалектронной ионизации атома при столкновении с быстрым ЗИ. В области параметров Z/v > 1 проведены расчеты сечений иони-эции водорода, одно- и двукратной ионизации атома гелия и кного-эатной (до семи) ионизации атома аргона.согласующиеся с имепди-1ся экспериментальными данными.

НАУЧНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ, йсследова-ге порогового распада отрицательных ионов в сильном ЭМ поле, проданное в диссертации, составляет основу нового направления ис-:едований - пороговый распад систем, связанных короткодействупци-: силами, в структурный континуум. Исследования спектров надпоро-вых фотоэлектронов, в частности предложенная модель формирования ектра фотоэлектронов,' могут быть использованы при интерпретации спериментальных данных при надпороговой многофотонной ионизации омов. Разработанный в диссертации метод расчета сечений иониза-и атомов быстрыми МЗИ представляет интерес для расчетов энерге-адских потерь МЭИ в веществе, анализа процессов распыления, рас-гах кинетики активной среда. Проделанные исследования сечений зонансного рассеяния электронов на атомвх в сильном ЭМ поле и следования спектров продуктов распада при резонансном возбуздо-I АИС могут быть использованы для получения информации о спакт-с атомов и ионов, параметрах их автоионизациошшх состояний (ши-

ринн, параметры Фоно, матричные элементы переходов и пр.), теоретический расчет которых весьма затруднен даже для простейших атомных систем.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА. ЗАЩИТУ:

1. Расчете спектров фотоэлектронов и вторичных (спонтанных) фотонов, образующихся при рвспаде АИО, возбувдаемых сильным ЭМ полем, с учетом процессов фотоионизации АИС и прямых межконтинуумных переходов. •

2. Исследование порогового фотораспада отрицательного иона в сильном ЭМ пола в структурный континуум, когда вблизи границы контину-Г53 ищется низкола:аа:цое автоионизационное состояние, реальный иш виртуальный уровень или автоионизационноподобная структура генерируется дополнительным ЭМ полем.

3. Точные интегральные уравнения, описывающие ионизации атома в Эг пола. ■

4. Обобщение формулы Келдыша для вероятности ионизации атома сильным полем на случай, когда учитывается тщльс образующегося фотоэлектрон».

Б. Модель формирования спектра нвдпороговых фотоэлектронов, учитывающая к&к исходный заброс электронов в различные континуумные со стояния, так и последующие перехода мевду этими состояниями з счет вынувдетшх свободно-свободных переходов. : Б. Аналитические выражения для спектров фотоэлектронов при тун цельной ионизации атомов с учетом пространственной и временной не однородности поля лазерного фокуса.

7. Расчет упругих й неупругих сечений резонансного рассеяния элек трона етомной системой, когда в промежуточном состоянии может об разовываться связанное или квазисвйзаннов состояние ■ компаунд-сис теш: "нвлатвхщий электрон + частица мишени". Анализ возмоягаост усиления излучения в таком процессе. •.

8. Метод получения оценок сечений одно- и многократной ионизаци атома при его столкновении с быстрым иногозарядным ионом в облает параметров. где неприменимо борновское приближение.

■ АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались обсуздались на: XIV Иенвдународной конференции го когерентной и не линейной оптике (Ленинград, 1991); IX Меадународной школе го кого рентной оптике (Унгород,1989); IX (Рига,1984), X (Ужгород,1988) XI (Чебоксары, 1ЭЭ1) Всесоюзных конференциях го физике алектроннь

[ атомных столкновений; VIII (Минск, 1983), IX (Ужгород, 1985), : (Томск, 1989) Всесоюзных конференциях по теории атомов и атомных иектров; 7-й Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной ишзмы (Ташкент, 1987); 4-й и 5-й конференциях по взаимодействию шектромагнитных излучений с плазмой (Ташкент, 1985, 1989); Всесоюзном совещании "Инверсная заселенность и генерация на переходах в ¡токах и молекулах" (Томск, 198Б); 3-м и 4-м Всесоюзных семинарах 'Лвтоионизацвдшше явления в о токах" (Москва, 1985, 1990), на ра-ючих.совещаниях "Элементарные процессы в поло лазерного излучо-1ия" (Ужгород, I98G; Вороне», 1987; Репино,1990) а так»» на городком семинаре по теоретической физике в г.Ташкенте, на научных се-шнарах в ТашГУ, МИФИ, ИЭ АН isGCP.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 50 печатных ра-(от. Основное содержание диссертации изложено в статьях [1-29]

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация излккена на 258 страницах мвшино-шсного текста, состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 4 таблицы, 5Q рисунков и список литературы из 254 наименова-[ий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Первая глава диссертации посвящена изучению спектров фотоэлек-■ронов и вторичных спонтанных фотонов, образующихся в процессе возведения и распвда АИС в сильном резонансном ЭМ поле. Хотя иссле-[ованию процесса возбувдения и распада АИС в сильном пола за пос-юдние годы 'было посвящено много работ, эти исследования, как пра-1шю, проводились в рамках упрощенных схем переходов. Не учитывал-;я, например, процесс фотоионизацш АИС, т.е. переход системы из ютоионизационного состояния в состояние с большей энергией,сопро-юздаемый поглощением дополнительного фотона ^привстящий к появлению неинтерфэрирующего канала распада АИС. Важность учета втого, а 'агако других ноинтерферирушщих каналов распада АИС была отмечена в laOo.Tax Авдошина А.И. .Козакова А,Е. и Федорова'М.В. (1982).

■ В диссертации в резонансном приближении в модели мгновенного нишчения ЭМ поля полу.ено аналитическое выражение для зависящей IT времени волновой функции атомной системы с учетом присутствия в ибктрв атома АИС и возможной его фотоионизации (§1.1). В резонансом поле, когда ш " еа- ед(ш- частота резонансного ЭМ поля; E(jii :а-зн8ргии дискретного и автоионизацконного состояний) система мо-

ко7 рассматриваться как двухуровневая,причем действительные и мни-мнимые части ее квазизнергий определяют положение и ширины пиков в спектре фотоэлектронов. В приближении длительных ЭМ импульсов найдены аналитические выражения .для спектров образующихся фотоэлектронов, которые появляются в двух сильно разнесенных по энергии областях континуума: в области анергий Е вблизи положения автоионизационного уровня (Е " еа) и в области анергий Е еа+ ш. Первая из этих областей соответствует однофотонной, а вторая- двухфотон-ной ионизации дискретного состояния. Фотоионизация АИС приводит к появлению электронов с энергией Е « еа+ ш, причем при определенных условиях в эту область спектра попадает большая часть образующихся фотоалектронов. В атом случае вероятность однофотонной ионизации сильно подавлена за счет процессов интерференции и становится меньше вероятности двухфотонного процесса.

В § 2.2 рассмотрено влияние прямых межконтинуумных ЭМ переходов на спектр фотоалектронов, образующихся при резонансном возбуждении и распаде АИС. Получены аналитические выражения для спектров фотоалектронов для модельных (факторизующихся) континуумных матричных элементов. Вид спектра при учете этих переходов существенно меняется, особенно в области энергий Ё ^ еа+ ш из-за появления дополнительного, интерферирующего перехода в эти состояния континуума. С уменьшением величины параметра Фано q для переходов в континууме спектр фотоэлектронов в этой области энергий становится резко асимметричным. Рассмотрен также случай многофотонного резонанса, когда открыты каналы фотоионизации с поглощением дополпи-тельных фотонов. .

В § 1.3 рассмотрен канал спонтанного радиационного распада резонансно возбужденного АИС (рамановское рассеяние). Существенно новым в представленном расчете является учет каналов фотоионизации АИС и возбужденного атомного состояния, в которое происходит спонтанный распад. В пределе длинных ЭМ импульсов получено выражение для спектра спонтанных фотонов, излучаемых при переходе системы из АИС в возбувденнов дискретное атомное состояние. Показано, что спектр спонтанных фотонов содержит дъа пика, ширины которых существенно зависят от ионизационной ширины возбужденного атомного состояния. Проанализировано изменение спектра)вторичных фотонов с изменением частота и напряженности ЭМ поля.

Вторая глава диссертации посвящена изучению особенностей по-

рогового фотораспада отрицательного попа в сильном ЭМ поло. При исследовании этой задачи относительная простота спектра иона-нвди-чие в нем одного или нескольких дискретных уровней компенсируется необходимостью учитывать зависимость мэтричннх элементов порогового фотоперохода УдЕот энергии: УдЕ <* Е у, где V определяется угловым моментом образованного фотоэлектрона (закон Вигнера),В начвле главы (§ 2.1) в модели мгновенного включения возмущения рассмотрен простейший пример- пороговый фотораспад отрицательного иона в гладкий континуум и показало, что характер распада ( т.е. временной закон распада) определяется соотношением двух времен- временем

экспоненциального распада и временем диффузиошг го расшшввния исходного волнового пакета. Показано, что если < , то распад практически экспоненциальный, если же х^ ха то распад системы происходит по чисто неэкспоненциальному (степенному) закону. Проанализировано пространственное поведение продуктов распада в области расстояний г > И (П - характерный размер системы).

В последующих параграфах рассмотрен пороговый фотораспад отрицательного иона в структурный континуум- распад в континуум воз-зущэшшй низколежащим АИС (5 2.2), низколежащим реальным или виртуальным уровнем(5 2.3) и пороговый фотораспад в континуум, структура которого обусловлена присутствием дополнительного ЭМ поля § 2.3).

В случае, когда в спектре отрицательного иона имеется низко-вяащее АИС, изучены различные временные режимы процесса фоторас-ада (для Р- и Б-дискретных состояний иона). Показано, что присут-твие в спектре иона пизколекащего АИС не сказывается на временном оде фотораспада при малых длительностях ЭМ импульса т, а проявлл-тся при достаточно больших х. В отличие от случая фотораспада в ;:адкий континуум, присутствие АЙС вблизи порога приводит к тому, то во временной зависимости закона фотораспаддвсегда присутствуют '.споненциально ззтухакдае члены (один- для фотораспада Р-состоя-ш и два- для распада й-состояния).При больших г, когда экспонен-юльно затухающие члены "вымирают", временной ход фотораспада шсывается зависимостью т"эили т~я для случаев распада Р-и S-c.cc-)яний соответственно.В пределе достаточно длительного ЭМ кмпуль-¡,когда распад полный, получены аналитические выражения для спек-юв образуащахся фотоэлектронов. Спектр фотоэлектронов в оЗлвсти е + ш состоит из двух близких пиков, связанных с фотоионшаци-

-геев двукратно расщзилвнного кввзиуровня, а в области Е = еа в спвк тре фотоэлектронов имеется либо два либо один пик в зависимости о величины расщепления верхнего квазиуровня.

В работе рассмотрен случай,когда в спектре иона помимо основ ного состояния имзвтся одночастичный уровень с малой энергией свя зи (виртуальное либо слабо связанное состояние). Присутствие такс го состояния вблизи порога такта приводит к существенным отличи? во временном законе порогового распада иона по сравнению со случг ем распада в гладкий континуум. Поскольку уровень с малой энерта связи находится почта в резонансе с основным состоянием иона, 1 расщоплэпие казиуровнзй такой системы приводит ( в зависимости ог величины этого расщепления, т.е. от^эличини напряженности ЭМ пол) к появлению одного или двух экспоненциально затухающих членов 1 временном законе фотораспзда кока.

- Поскольку структура в континууме моиет генерироваться допо. нпттолышм .3,'Л шлем, п. работе рассмотрен пороговый фотораспад и на, -шэшэго два дкскретшх состояния, связанных через порогов контзнуучше состояния двумя сильными ЭМ полями с частотами м4и

*»>2) .Найдены спектра образующихся фотоэлектронов, которые со

редоточопа в областях энергии Е <* ед+ ш4 и Е <* е.+ ш1 (■ е , еа -

уровни внвргяя.шаа; (ев( > |еа{ ). Проведены численные расчэ

алэктрошшх спектров. Показано, что спектр фотоэлектронов в обла

ти анаргкЗ Е " всегда состоит из двух шагов. Спектр в с

ласти Е «■•£ + ш в ПЕЕЗсгг.'ости от величины шля ко:ют состоять а з 4

бо из двух пиков, либо из одного. В последнем случае расщошш квазнуровЕвИ таково, что один из них попадает под порог, что т Бодгге к ЕсчезновеЕкз соответствущего пика в спектре фотозлок'п нон.' Основная особенность рассматриваемого распада те, что болы часть фотавлзктрсЕов сосредоточена, как прашяо, в области энор] Е « £ + Ы . -.

а 1

; В работе рассмотрен тагах.- процесс рэвонансной фляоресцонци найден спектр спантанннх ротонов при пороговом фотораспаде отра тельного иола в гладкий континуум. В случае большего проваие частоты ЭМ голя над порогом спектр спонтанных фотонов оказывав лорепцавским с удзоанной, по сравнению со спектром фотоэлектрон шириной. В случее припорогового распада, когда фотораспад чи нэБксшшепцдалышй, спектр спонтанных фотонов не только не явля ея .лорвнц&веккм, що и обладает заметной ашвкэтривй в вавневме

-Чз -

уг знака разности частоты спонтанного фотона и и частота шо иогш-зующэго поля,

В § 2,6 вводится новое понятие» характеризующее распад неста-5ильной системы-."время, проведенное распадающейся системой в носта-!ильном состоянии". В отличие от хорошо известного "времени жизни" ;истемы с нестабильном состоянии,'характеризующего сродное по ан->8мблю одинаковых систем время нахождения система в нестабильном юстоянии, это понятие применяется при рассмотрен« распада конфетной системы. Оно вводится с помощью "часового" механизма ,пред-южошюго А.И.Базем (1964), и использованного гол щ. ; исследовании (ремени соударения двух частиц. В качестве примера распада нестабильной системы рассмотрен фотораспад отрицательного иона в ЭМ по-:е.Показано, что если фотораспад вдет с большим превышением над юрогом, а электрон в момент текущего времени г зафиксирован на асстоянии К от отрицательного иона, то время а проведенное ионом нораспавшемся состоянии равно % = г - И/у (V- скорость фотоэлэк-рона). Для порогового же фотораспада вто уже не так. Например, в лучаэ чисто неэкспононциального распада,если в момент г = 0 вюш-ено ЭМ поле, а в момент г > О ион обнаружен в нораспавшемся сос-оянии, то % « и Т.о., динамике распада оказывается существенно азличной- в области энергий вдали от порога система сразу же рос-адаотся в континуум, в придароговой же области система совершает пд переходов в Континуум и обратно и только небольшую часть теку-эго времени I она проводит в исходном нераспавшемся состоянии.

В третьей главе исследуются электронные спектры при многофо-энной ионизации атомов и ионов в сильном ЭМ поле с учетом движе-1Я регистрируемого, электрона в неоднородном поле лазерного фокуса предложена модель формирования-спектров падпороговых фотоэлек-эонов.В § 3.1 получено точное интогро-разностное уравнонио для таштуды ионизации атома. Искомая амплитуда ионизации выражается »роз точпую двухчастичную амплитуду рассеяния элоктроаа на атом-ил потенциале и вспомогательную амплитуду, удовлетворяющую личей-:цу йнтегро-разностному уравнении.-Первая итерация этих уравнений т ■ модельной одномерной задачи ионизации частицы,находящейся в ше 8-образного потенциала, дает для амплитуды ионизации выражо-1в полученное ранее другими авторами (Никишов и РптусДЭСь; Перо-!?лов, Попов и Терентьев, 1966), и'совпадающее, по существу, с из-стным приближением Келдыша. Вторая итерация приводит к поправоч-

¡шм членам, пропорциональным параметру Рейса, имеющему смысл отношения из/инины пондеромоторного потенциала к анергии кванта. Малость этого параметра определяет возможность использования метода итераций для решения полученных уравнений. В последнее время предпринимаются попытки численного решения аналогичных уравнений для простейших модельных задач (Кеуа1, 1989).

Процесс надпороговой многофотонной ионизации отрицательного иона рассмотрен в § 3.2. Предполагается, что у иона имеется всего одно связанное состояние с. энергией ео, а напряженность ЭМ поля Р и его частота ш таковы, что Р2/|ео|« 1,Рг/ш3« 1. При выполнении этих условий ЭМ поле слабо деформирует волновую функцию связанного состояния и в то же время сильно искажает волновые функции непрерывного спектра. Волновая функция электрона ищется в виде разложения: <|> = Ф4+ ф2,причем слагаемые Ф1 2 удовлетворяют системе зацепляющихся нестационарных уравнений типа Фадцеева-Хана. Используя разложение фи ф по полным системам функций атомного гамильтониана и гамильтониана свободного электрона в ЭМ поде, получены точные уравнения для неизвестных коэффициентов разложения. Пренебрегая матричными элементами переходов между атомными континуумнымн состояниями и состояниями в ЭМ поле) находится решение полученной системы и энергетический спектр фотоэлектронов, который помимо пиков, отстоящих друг от друга на величину ш, включает в себя фон, определяемый нерезонансными членами, Ширины пиков оказываются при этом одинаковыми и равными ширине ионизуемого состояния, а отношение 7ы 'высот соседних шагов Т^* (РМГ1/РМ)2Ы/Ш5, где ры и _ -импульсы фотоэлектронов, поглотивших в процессе фотоионизации N и N+1 фотонов.(К = ; Б =0,1,2...;Ло -минимальное число фотоноЕ необходимое для отрыва электрона ).Показано, что относительная высота пиков сильно изменяется с ростом поля, при этом первый пик не обязательно наибольший. Рассмотрен таюкэ процесс фотоотрыва электрона от иена с двумя дискретными связанными состояниями, находящимися в ЭМЬяоле в однофотощюдз резонансе.При тех не ограничения: на параметры ЭМ поля найден спектр фотоэлектронов,который, в отличив от рассмотренного выще случая, состоит из-за резонансного взаимодействия дискретных уровней кз двукратно расщепленных пиков.

■'Влияние пондеромоторного потенциала на спектры надпороговыз фотоэлектронов при иатенсшностях 3!Л поля I близких к ивтенспвнос-ти насыщения когда наблццаэтей резкая деформация электронны;

спектров с измененном интенсивности шля, рассмотрено в § 3.3. Для вероятности Н-фотонной ионизации !7М использовано выражение, давпе-мое теорией возмущений с учетом закрытия пороговых каналов ионизации с ростом пондеромоторного потенциала: >УМ =ом1м 0(1рЫ- 1).где I „ -пороговая интенсивность, при которой закрывается Н-ый канал

рЫ

ионизации. Расчет спектров фотоэлектронов проведен для цилиндрической геометрии лазерного фокуса с гауссовым распределением интенсивности, учтен эффект насыщения.Рассмотрен прямоугольный ЭМ импульс, длительность которого Т такова, что зо время импульса подавляющая часть образованных фотоэлектронов успевает покинуть область лазерного фокуса. В этом случае ускорение электрона в поле пондеромоторного потенциала, приводящее к увеличению энергии электрона, полностью компенсирует уменьшение его начальной кинетичес-;сой энергии,обусловленное эффективным увеличением потенциала ионизации атома. Действие пондеромоторного потен.-циала эффективно проявляется в закрытии в центральной части фокуса припороговах каналов и вытеснения их на периферию фокуса, что и приводит к уменьшению интенсивности этих пиков в спектре. Результаты расчетов качественно соответствуют экспериментальным данным Ьотрге е1 а1 1984 по ионизации атомов Хе излучением первой гармоники неодимового лазера При интенсивности поля I > I ( I " ы10/"э) Ч?, « У/ и исполь-

' с 4 С ' Но N

совать теорию возмущений для расчета вероятностей ионизации нельзя. В § 3.4 в адиабатическом приближении Ландау-Дыхне для вероятности М-фотоппой ионизации подучено:

(0)=С /7" е*р{-2М 1шт + ?,СС [3 |а 1ш(созт)|+|Ь Пе(соэт) ^|

где 'ш---- агсз!п(а+-1Ь); а=(Ер/2Ее)1^гсоз0; ь=1(ео+ ерз!п в)/2ес ео=К/ы; ес=Рг/4шэ; вр=рэ/2ы; К- потенциал ионизации атома. В отлична от формулы Келдыша, вероятность <7М(0) включает начальную кинетическую энергию электрона и зависит от 0- угла его валета относительно направления ЭМ поля. С точностью до членов (ер/И)г показатель экспоненты в IV (0)" совпадает с аналогичным выражением, полученным ранее (Никишов и йггус,1966; Переломов, Попов и Терентиев, 1966 ). Как следует из полученного выражения для вероятности №ы(0) процесс ионизации имеет заметную анизотропию, увеличивающуюся с ростом энергия фотоэлектрона, что соответствует эксперименту. При «алых напря:юпностпх ЭМ поля вероятность У/ (0) степенным обраоом

зависит от интенсивности поля. При фиксированной величине ЭГЛ поля Иы{6) оказывается монотонно убывающей функцией энергии электрона только при малых интеясшзностях поля. С ростом интенсивности поля эта зависимость становится немонотонной. Расчет спектров фотоэлектронов с учетом полученного выражения для ^(6) бил проведен для аксиальной параболической и .эллиптической геометрий лазерного фокуса. Предполагалось, что ЭМ импульс имеет прямоугольную форму, а его длительность Т такова, что за время Т подавляющая честь фотоэлектронов покидаот область лазерного фокуса. Результаты численных расчетов электронных спектров для ионизации атомов Хе излучением первой гармоники неодимового лазера при различных интенсшзностях поля качоственнфогласуются с экспериментальными спектрами. Однако между ними иг.юется и определенное отличие. Таге, число сравнимых по величине пиков в рассчитанном спектре оказывается заметно меньше, чем наблюдается на эксперименте.Лучшего качественного согласия с наблюдаемыми на эксперименте спектрами фотоэлектронов шжно достичь, учитывая то.таштинууюшо переходи (Вэпе апй ЕЬег1у,1984).

В 5 3.5 рассмотрена модель формирования спектра надпороговю фотоэлектронов, согласно которой этот процесс разбит на два этапа. Вначале происходит фотококизация. атома, в результате электрон попадает в континуумиыо состояния с вероятностями №м(0), опредедвн-шш в предыдущем параграфе. Далее в окрестности образованного иона за счет процессов вынуэдешого тормозного излучения и поглощения .происходят перехода электрона мэкда различными континуумнымх состояниями. Расчет спектра фотоэлектронов на основе этой модел! проведан дал различных геометрий лазерного фокуса(эллиптической } цилиндрической с гауссовым и параболическим распределением интенсивности поля). В расчете рассматривалась прямоугольная форма импульса. Изменение интонсивностей электрошшх никои в спектре щя измененш вероятности мешеонтинуумных переходов (параметр а)1 продемонстрировано на рнс.1 для аксиальной геометрии лазерного фокус; с параболическим распределением интенсивности и параметров, соответствующих эксперименту Ьотрге ег о!,1985 по ионизации атомов Х( излучением первой гармоники неодимового лазера (интенсивность пол; соответствует ес=З.Я5 ). Хотя рассмотренная упрощенная модель формирования спектра, имеющая дело с вероятностями, а не с амплитудами переходов и не учитывающая поэтому их интерференцию, может претендовать лишь на качественное согласие с экспериментом, тем н<

0.4

Pue 1 Спектры ^хзтомектряюй й зависимости сгл число псглад?«их ^стонзб (поробелличвечип miAUt¿!pU4CCKUQ foxye)

еsot-1. cs Еозс-3--3

H,eV

I'kc '¿ CncKiptr фотоолегтроноя ирп туннельной пояпзеции Хг

менее, как видно из приведенного рисунка, при значениях параметра а = 2 * 4 согласие рассчитанного и экспериментального спектров оказывается хорошим.

Полученные в предыдущих параграфах формулы позволяют путем численного интегрирования находить энергетические спектры фотоэлектронов, неплохо согласующиеся с экспериментальными при не слишком больших интенсивностях поля. В туннельном пределе при очень больших интенсивностях, когда параметр Келдыша 7 « I, при определенных предположениях о временной и пространственной форме ЭА5 им-пульсв, получены аналитические выражения для спектра фотоэлектронов (§ З.В).При атом предполагалось, что эа время, необходимое для выхода электрона из лазерного фокуса, интенсивность ЭМ шля не успевает бущественнэ изменится (модель мгновенного вылета электроне) что эквивалентно выполнению условия Е » б.г/%г, где Е - энергия фотоэлектрона, й - размэр фокуса, ч - характерное время изменения интенсивности поля. Экспериментально наблюдаемое распределение электронов по энергиям в рассматриваемой модели обусловлено как тем, чтс электроны образуются в разные моменты времени и в разных точках фокуса (т.е. при разных значениях пондэромоторного потенциала) так и тем, что 'имеется некоторое исходное распределение электронов по начальным энергиям. Расчет спектра в сильном низкочастотном поле проводился - с учетом каскадной одно- и двукратной ионизации атома'.Для вероятности ионизации использовалась формула Аммо-сова-Делоне-Крайнова(1585) и пронебрэгалось начальной энергией фотоэлектронов. Рассматривалась трапецевидная временная форма ЭМ ил-пульса .Аналитические выражения для спектров фотоэлектронов' получены для аксиальной геометрии лазерного фокуса с гауссовым и параболическим распределением интенсивности поля. На ркс.2 представлены рассчитанные по полученным формулам спектры электронов для ионизации атомов Хе излучением С02-лазера при интенсивное, и поля I - 1.5* Ю^Вт/сн .существенно превышающей интенсивность насыщения (1 = 2« 101ЭВт/см -для Хе и 8-Ю1Э-для Хе+>.Здесь :;;э приведена соответствующие экспериментальны© данные Ксионга и Чина(1990).

В 5 3.7 рассмотрен аналог процесса многофотонного возбуздения атома, в котором роль фотонов играют налетающие медленные' электроны, энергии кавдого из которых не достаточно для возбуздения атома. Подобные процессы могут быть достаточно эффективными в плотной плазме.Полученная оценка сечения двухэлектронного возбуздения ато-

tea ртути согласуемся с экспериментальным значением.

Влияние лазерной подсветки на овтоэлектронную эмиссию рассмотрено в § 3.8. Показано, что уке относительно слабое лазерное поле с напряженностью ~10вВ/см нв несколько порядков увеличивает автоэмиссионный ток.

Четвертая глава диссертации посвящена резонен тому рассеянии электрона атомной системой (атом, положительный ион) в сильном ЭМ поле, когда частота поля ш такоза, что возможен зах пт электрона в связанное или автоионизационное состояние компаунд-системы "электрон + частица мишени". Рассмотрен также вопрос о возможности усиления излучения в таком процессе.

В 5 4.1 рассмотрен процесс резонансного рассеяния электрона на атоме, когда у компаунд-системы имеются связанное и автоионизационное состояния (энергии е и еа), причем анергия налета™,ого электрона Е <- ед+ш - еа или Е~« еа+ ш. Получены сечения упругого и неупругого рассеяния электрона, имеющие характерную резонансную структуру, проанализирована зависимость сечений от величины напряженности поля, отстройки от резонанса, параметров Фано в рассматриваемых схемах переходов.

В § 4.2 рассмотрен случай, когда резонансное рассеяние происходит полпостыо в непрерывном спектре, а в качестве дискретного состояния, в которое возможен индуцированный захват электрона выступает ЛИС компаунд-системы. Здесь такие получены сечения упругого и неупругого рассеяния электрона и проанализирована их зависимость от параметров задачи.

Возможность усиления излучения в процессах резонансного рассеяния проанализирована .-в § 4.3. Для разных схем переходов, изученных в предыдущих параграфах, получено выражение для коэффициента усиления излучения К и проанализирована его зависимость от отстройки, интенсивности поля, длительности ЭМ импульса, ширины функции распределения электронов. Например, для процесса резонансного рассеяния, когда Е « еа+ ш (§ 4.1), в случав достаточно1 длительного ЭМ импульса в .условиях насыщения зпсвленностей дискретного и автоионизационного состояний и для узкой функции распределения показано, что величина К определяется конкуренцией двух процессов -"очисткой" дискретного состояния за счет спонтанного' распада в ни-¡¡»лежзадав состояния и фотоионизацией МО. гЦля процесса резонансного рассеяния, целиком протекагж^го в континууме, показано, что цн-

дуцированная рекомбинация в АИС приводит к заметному увеличения величина К по сравнения со случаем фоторокомбинации в дискретное состояние. Типичные величины коэффициента усиления для рассмотренных схем процессов резонансного рассеяния К~1СГ 9см.

Резонансное рассеяние электрона на положительном ионе, когда вазмоаец захват электрона в рвдберговские состояния рассмотрен в 5 4.4. Здесь рассмотрена модель рассеяния, когда процесс индуцированного поглощения происходит только путем фотоионизации АИС, а захват в ридберговскиа состояния происходит только за счет механизма диэлектронной рекомбинации. Получено выражение для амплитуда упругого рассеяния, являющейся суммой амплитуд кулоновского и резонансного рассеяния. Найдена также неупругая амплитуда,отвечающая процессу , идущему с - поглощением фотона. Проанализирована зависимость полученных сечений от - интенсивности поля. Показано, что в случа. слабого поля, когда штарковский сдвиг гораздо меньше расстояния мовду соседним ридберговскими уровнями в сечении имеется два пика сравнимой -ширины, обусловленных захватом электрона на квазиурозни сильно перемешиваемой ЭМ полем двухуровневой системы: бвтоионизрциопного и резонансного с ним ридбергозского состояния. В сечении имеются такжз узкие пики, обусловленные слабым •перемешиванием АИС с другими ридберговскими состояниями. В случае сильного поля происходит сильное перемешивание нескольких соседних ридбер-говских состояний и в сечении упругого рассеяния появляется ряд равновеликих, пиков.' В работе получено таюю сечение неупругого резонансного рассеяния, идущего с поглощением фотона.

■ В § 4.5 рассмотрен немного другой процесс резонансного рассеяния когда электрон рассеивается на атоме в сильном поле, частота которого резонансна частоте перехода между основным и возбуж-деншшм состоянием-атома. Взаимодействие атома с ЭМ полом учтено в резонансном приближении, а взаимодействие атома с налетающим электроном - в борцовском приближении. Рассмотрение проведено при произвольном отношении К/к (X. -дяпольный матричный элемент ЭМ перехода, А -отстройка от резоненса ). В модели мгновенного включения ЭМ ■ поля получены вероятности переходов, идущих с .поглощением и испусканием фотона и цайдэп коаффициэнт поглощения излучения а. В случае; когда К « А (слабое поле) вклад в величину а дает как налетающий так и атомный влэктрон. В случае не к > А (сильное поле) основной Еклад в а вносит атомный блэктрон. ■

В заключительной пятой главе диссертации рассмотрена ионизация атома под воздействием сворхсильного поля -поля быстрого многозарядного иона (МЗИ). Процесс рассмотрен в области параметров МЗИ, в которой неприменимо борцовское приближение т.е. при Z/v ? 1 (Z я v - заряд и скорость МЗИ). Предполагается, что МЗИ движется с постоянной скоростью по прямолинейной траектории. Вся область прицельных параметров b разбита на ряд подобластей, в чаадой из которых для вероятности ионизации IV получены простнь аналитические выражения. Для столкновения МЗИ с атомом водорода Г- 5.1) для прицельных параметров Z1'* ^ b $ r}v (т] « 1) .время пролета области с с линейными размерами ~ Ь, в которой осуществляется эффективное взаимодействие МЗИ с электроном, меньше единицы и для оценки fft(b) можно воспользоваться 'приближением внезапных возмущений, что дает W. (Ь)о1.12 (Z/bY)2. Величина т) определяется из условия применимости этого приближения (Т) ~ 2 для водорода ).При b < VI.12 Z/v полагаем »V. (b)=I, в области же b > t;v для получения И. (Ь) можно воспользоваться теорией возмущений, а поскольку в этой области веро-яность ^(Ь) экспоненциально мала, то ею можно просто пренебречь. Тогда для сечения ионизации водорода получается выражение:

Z2

а- 1.12 % — fl + 2m(2vVZ)l v ' '

удовлетворяющее закону подобия и неплохо согласующееся с имеицими-ся экспериментальными данными.

Для определения сечений одно- и двукратной ионизации гелия (§ 5.2) используется приближение независимых электронов, применимость которого оправдана ' малостью корреляционных взаимодействий атомных электронов по. сравнению с их взаимодействием с шлем МЗИ. Для оценки вероятности однократной ионизации., при bo< b < tjy используется нулевой порядок приближения внезапных возмущений, причем поскольку в отличие от случая ионизации водорода даголыше матричные элементы перехода из основного состояния атома в континуум не извебтнн, 1?. (Ь) выражается интегральным образом через сечение фотоионизации.Используя экспериментальные данные для сечения фотоиовизшши гелия, получены простые оценочные формулы для сечения ионизации атома гелия быстрым МЭИ, также удовлетворяющие закону подобия.Например, для сечения двукратной ионизация Не получено:

о!2'» 0,9 -5-

[l,1 + 2in(v/Z2)"|

Развитой в § 5.Г и 5.2 метод-нахождения сечений ионизации был использован д ля - получения • сечений многоэлектронной ионизации атомов($ 5.3).При получении сечений также использовалось прибли-ггэние независимых электронов. Вероятность однократной ионизации в области параметров удара Ьо< Ь < грг определялась с помощью нулевого порядка приближения внезапных воз?лу!дений.. Дипольные матричные элемент/ перехода, тагога как та. для атома гелия, определяются через свченЕэ фотоионизации атома. Для атома с заполненной вношеэй оболочкой из восьми электронов выражения доя сечений были получены в виде:

ъ г г тг? 1

о К № р-г 1п- +

k V2 1 I 2

3.5 р t

- 1.3

il

g z'c* 2% p— v

ne?

где иг-2; аэ-2/3; ct4=I/3; а==1/5; ав=2/15; а7-3/21.Различные атома различаются значениями; параметров р и г{. • Расчет сечений был прове ден для атомов аргона (р -I.5*,ï} =-2). Сравнение рассчитанных по приведенным формулам сочений п-кратной ионизации с экспериментальными данными при Е ® 1.4 MeV/omu( 'Huiler et al. 1985 ) дается в таблице (все сечанкя с ед. I0~icW}:

°ехр

ехр

Jt

ехр

Z-20 • * =15 ъ- =12

I 59 75 51 60, 43 40

2 за 25 21 _ Ю 14 10

3 12,5 12 7 9 4,5 4

4 6,3 6,1 3,5 3,3 2,5 1,6

5 3,8 2,8 2,1 1,2 1,3 0,6

6 2,5 1,2 • 1,4 0,7 0,9 0,4

У 1.8 0,8 1,0 0,5 0.6 0,3

а

п

а

i

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Получена спектры фотоэлектронов и вторичных ( спонтанных ) фотонов, образующихся при возбугздэнш и распаде №0 в сильном Эй поле. В расчете учтены процессы фотоионизации АИС и дискретного состояния системы, в которое происходит радиационный распад АИС,а такие прямые межконтинуумные переходы.

2. Рассмотрен пороговый фотораспад отрицательного иона в структурный континуум, когда вблизи границы континуума присутствует низколежащее автоионизационное состояние, реальный либо виртуальный уровень, или структура в континууме генерируется дополнительным ЭМ полем. Изучен как временной ход процесса фотораспада, так и спектры образующихся фотоэлектронов.

3. Получены точные интегральные уравнения для амплитуды ионизации атома в ЭМ поле. Первая итерация этих уравнений приводит к выражению для амплитуды эквивалентному приближении Келдыша.

4. В адиабатическом приближении получена вероятность ионизации атома сильным ЭМ полем, учитывающая импульс образующегося фотоэлектрона. Предложена модель формирования спектров надпороговых фотоэлектронов, учитывающая; межконтинуумные переходы и ускорение электронов в неоднородном поле лазерного фокуса.Рассчитанные спектры фотоэлектронов качественно согласуются с наблвдаемыми.-

5. Получено- аналитическое выражение для функции распределения электронов по энергиям при туннельной ионизации атомов в сильном низкочастотном поле. В расчете учтена пространственная и временная неоднородность ЭМ поля.Рассчитанные спектры фотоэлектронов качественно согласуются с наблюдаемыми.

6.'Получены выражения для амплитуд и сечений упругого и неупругого резонансного рассеяния электрона на атоме (ионе) в сильном ЭМ пола, когда его частота такова, что возможен захват в связанное (квазисвязанное) состояние системы: "налетающий электрон + атом". Проанализирована возможность усиления излучения в этом процессе.

' 7. Получены простые аналитические формулы для сечений одно- и многократной ионрзации атомов при столкновении их с быстрыми многозарядными ионами, в области параметров где неприменимо борцовское приближение. Рассчитанные сечения удовлетворительно согласуются с экспериментальными.

- - 24 -

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Паздзерский В.А. Уравнения, описывающие ионизацию атома в поло сильной электромагнитной волны.//-ТИФ.-1974.-т.20,с.426-429.

2. Казанский В.В., Паздзерский В.А. Влияние лазерной подсветки на автоалектронную эмиссию.//-Научные труды ТащГУ. Вып.459.-1974. с.56-58.

3. Войткив A.B., Паздзерский В.А. Спектр электронов, образующихся при распаде азтоионизационных состояний в сильном поле.// Изв. вузов. Физика.-1984.-Jfö.-с.III-II3.

4. Арсланбеков Т.У.,Мезрин O.A..Михайлова Т.И..Паздзерский В.А., Хабибуллаев П.К. Ускорение электронов, образующихся при фокусировке лазерного излучения в газ.//-Кв.электроника.-1984. -т.II, JÎ6.-C.II23-II28.

5. Pazdzersky V.A.,Voltklv A.B. Radiative decay of autolonlzlriß states In a strong Ileld.//-J.Phya.B:At.Kol.Phy3'.-1985.-v.18, №. -p. 1495-1498.

6. Voltklv A.B..Pazdzersky У.А. Threshold pliotodecay oí negative Ion In the ргезепсе oí a low-lylnß autolonlslng 3tate.//-«J.Pliya. B:At. Mol.Phya.-1986.-v.l9,Jil 1 .-p.1633-1643.

7. Войткив A.B..Паздзерский В.А. Фоторазрушение отрицательного иона сильным электромагнитным полем.//-Опт. и спектроскопия.-1986 -T.61.JÍ6.-C.IÍ84-II86.

8. Арсланбеков Т.У..Паздзерский В.А., Усаченко В.И. Поглощение резонансного электромагнитного излучения в электрон-атомных столкновениях.//-Изв. вузов. Физика.-1986.-М.-с.79-84.

9. Войткив A.B.. Мусаханов М.М., Паздзерский В.А..Ярмухамедов Р. Особенности порогового распада нестабильной системы.//-Препринт ИЛФ АН УзССР.Ш>-12-276.-1987.-12с.

10.Войткив А.Б..Паздзерский В.А.,Усаченко В.И. Индуц. рованная рекомбинация и возмоизгасть усиления излучения в плазме.//-Изв. вузов. Физика.-1987.-J®,-с.34-38.

11.Войткив A.B.»Паздзерский В.А..Усаченко В.И. Индуцированные перехода в непрерывном спектре и возможность усиления излучения. //-ЖГФ.-1987.-т.57, ВЫП.10.-С.1988-1990.'

12.Voltklv A.B..Pazdzeraky V.A. Threshold photodecay In the caae oí continuum perturbation by a nearby BinRle-pirtlcle level. //-J. Рйуз. В : At. Mol. and 0pt.Phya.-1988.-v.21 .Jf6.-p.937.

)3.Войткив A.B..Паздзерский В.А. Резонансное фоторазрушение отри-.

- 25 -

цателыюго иона. //-Изв. вузов. Физика. -1988. -Ив. -с. 120-123.

14.Паздзврский В.А..Юровский В.А. Влияние градиентных сил на спектр надпороговых фотоэлектронов.//-Опт.и спектроскопия.-1988 т.64,JiG.-с.1358-1360.

15.Pazdzersky V.A..Usachenko V.I.,Voitklv A.D, Induced transitions in a continuou.3 atomic system spectrum with гезопапсе structure.//-J.Phy3.B:At.Mol.Phya.-1988.-v.21,№4.-p.573-579.

16.Войткив Д.Б..Паздзерский В.А. Простая оценка сечения ионизации атома водорода быстрым многозарядным ионом.//-)0.-1988. т. 58, JF7. -с. 1402-1404.

17.Voitklv А.В..Pazdzersky V.A. Simple estimation uf atom ionization cross sections by a iast multlcharged ion.//-J.Phys.B:At. Mol.Phys.-1988.-v.21 ,J£20.-p.3369-3374.

18. Voitklv А.В.,Pazdzersky V.A. On the time spent by a decaying system In an unstable state.//-J.Phys.B:At.Mol.Phy3.-1989. -v.22.-p.2349-2357.

19. Allmov R.A..Pazdzersky V.A.,Voitklv A.B. Simple estimation ol atom multielectron ionization cross sections by a last multi-charged ion. //-J. Phys. В: At. liol. РЬуз.-1989.-v.22.-p.1353-1356.

20. Pazdzersky V.A..Usachenko V.I.,Voitklv A.B. Resonance electron-atom scattering In a strong electromagnetic field.// -<I.Phys.B:At.Mol.and Opt.Phys.-1990.-v.23.-p.3977-3986.

21. Войткив A.B..Паздзврский В.A. О влиянии прямых континуукных переходов не спектр фотоэлектронов в сильном электромагнитном поле. //-Изв .вузов .Физика. -1991. -Ш. -с. 49-53.

22. Pazdzersky V.A..Ternovsky I.M.,Voitklv A.B. Photoelectron spectra for threshold negative ion photodecay in strong electromagnetic fields including autoionizing-llke behavlour.//-J.Phys. B:At.Mol.and Opt.Phys.-1991.-v.24.-p.1909-1915.

23. Voitkiv A.B..Pazdzersky V.A. Threshold resonanse fluorescense. //-In "Intense laser phenomena and related subjects" ed.by I.Yu.Klyan, H.Yu.Ivanov.-199!.-World Scientific.

24. Pazdzersky V.A..Yurovsky V.A. On the spectrum of above-threshold photoelectrona.//-J.Phys.В:At.Mol.and 0pt.Pliya.-1991. -v.24.-p.733-740. '

25. Паздзврский В.А.,Паршшс Э.С. .Скворцова Е.В. Возбуздэние и ионизация атомов одновременным ударом двух медленных электронов. //-Физика плазмы.-1991. т.17, вып.II.-с.I356-I3G1.

26. Pazdzersky V.A..Yurovsky V.A. Influence of transitions in continuum on the spectra of the above-threshold photoelectrona. //-laser physlC3.-1992. V.2, N 3.- p. 318-321.

27. Pazdze?sky V.A..Yurovsky V.A. Photoelectron spectra in strong non-stationary low-frecuency field.//-laser physics.-1992.V.2,

.. N 3.- p. 303-305.

28. Pazazersky V.A. .Usacheriko V.I..Voltkiv A.B. Eesonanse electron - ion scattering in the strong electrouiagnetic field involving rydberg states.//-J.Phys.BrAt.Mol.and 0pt.Phys.-1992.-v.25.

-p 2607-2616..

29. Pasdzersky V.A..Usachenko V.I..YurovsKy V.A. Photoelectron spectra for tunneling ionization of atoms by strong non-stationary field.//-laser physics.-1993.-v.3. N2.

- 271 r-

Автоионизацион ^олатларнинг иигиро^ида кучли мапдонда ионизация жараенлари ва- электрон-атом резонанс сочилгки.

В.А.Паздзерс.киП

Аннотация

Диссертацияла жадалланган мапдончанинг (лазер маПдони,к<?п-зарпдли ион мапдони> атом системалзри бйлан Узаро таъсирини ичнга олган Гир ^анча масалалар 1^враб чи^илди. Диссерт шия мэшин-када езилган 258 бетдан иборат Ба кириш, 5 та боб, хулсса хамДа 262 та ноадаги адабиетлар рупхатидан ташкил топган. Диссертация мавзуси о^пича 50 та илмии ни чоп этилган. Диссертациянинг асосий мазмуни 29 та мз^олзда баен этилган.

Биринчи бобда кучли электромагнит СЭМ> майдонни уйкониш латига хамда атомларнинг автойонлашган х°латларини <АЩ> емири-лишига таьсири т^грнсидаги масала Урганилди. Бу ишда энг илгарп ишларди хам ^араб чи^илмаган жарасмлар, яьни ЛИХ ни Фотоионлапи- . ш ва т^три контйнуумлар аро утишлар хисобга олинди. ХССШ1 б?лади-ган Фоюэлектронларнинг спектрлари олинди. Шунингдек кучли ЭМ мапдон мапаудлигида АИХ ни.радиаиион емирилишидан хосил бУлэетгзн йккиламчи Сспонтан> йотонларнинг, спектри ^а^идаги масала хам к£риб чи^илдм.

Иккинчи боб/ia манФиП ионнияг фотоемирилиш мисолида, кучли маидондаги ^исцз таьсир этуочи кучлар билан бон-лонган системанинг бусарэвиа емирнлиши Урганилди. Энг илгарп ишлардан фэр^ли равиш-да, Оу ерда емирилиин континуум чегараси я^инида, еки пастда етувчи автоионлашган холат мавяуд С^лгандаги еки маида, богланган (виртуаЛь.) х°лат мйоду^Г б^лгандаги хол учун ^араб чи^илди. Емири-лиш жараонииинг в акт о^йича ^згариши в а шу билан бирга, хосил б у-лувчи электроиларнинг хамда спонтанли фотонларнинг слектрлари к^риб чикилди. Емирилииншнг экспонсжциал богланишга ora бУлмаган ваг^т бупича узгариши мухокама этилди.

Учинчи бобда кучли ЭМ майдон таъсирида атомларнинг ион..амина 1 да Х°сил б^лудчн, С^сарани с^ори чегарасига я^ин фотоэлектрон-Ларнинг спектрлар!. гУгрисидаги масала ургапилди. Кучли ЭМ майдо--шдаги атомлар ионлапиши учун олинган ани^ интеграл тенглама, ядро «изикасидаги узилиш реакцияси амплитудалари учун олинган

тенгламаларга жуда Ухшэшдир. Олинган тенгламани биринчи итерация-лаы иатнжасида ионлании амплитудалари учун Келдыш я^инлашшича эквивалент б^лган ивора олинди. Ландау-Дыхненинг адиабатик як;ин-Лашишида атомнинг вотоионланиш эхптимоллиги учун вотоэлектроннинг Осшлангич импульсини инобатга олувчи еа Келдыш формуласини умум-лаштируьчи брлио х.исобланадиган ифода олинди. Б^сагани щори че-гарасига н|;ин Фсггоэлектронлар спиктринн шзклланяш-1 модели такли® ¡■¡ииинди. Фотоолвктронларнинг спектрлзрини таклпв ^илинган модол асосида цисоолаш натижалари Ьотрго «ь а1 с 19835 маълумотлари билан ЯХ1Ы1 нос келади. Фатоэлактронларнинг слекгрлари учун, кучли-ЭМ малдоидаги атомларнинг туннели ионлашиши паптидаги аналитик ифодаси лазер еокуси мапдонинг ©азовип иа ваг»т бупича бирасинсли-лигини назарга тутилган холда олнндп. Ксенон атомларининг нонла-ниил учун ^иаооланган спектрлар Ксионг ва Чин С1991> ишида. олин-Гин окспериментал спектрлари билаи мое келади. КЗтцютонли ионла-ниш жараг:||ларига ухшаш булган - Сир ваг;тнинг ¡^зида пккита (ва ун-дан орти^> секинлашган элоктронлар зарбаси туфэйлн упганувчи ва ионланувчи атомлар ^аралади, бунда ^ар бир электроннинг энвргияси пооластик хараеннинг амалга овиши учун отарли эмасдир.

Т^ртинчи боб ЭМ майдонда атом систвмаси томонидан электрон-нинг рвзонансли сочилии жараснинг цапашга богишланган булиб, Оу эса. элоктронни компаунд систамаиинг дискрет ени автоионлашган латига тутилиюи такминлониб турнлганда вмалга ошади; учиб боруг^ элоктрои+иишоннинг заррачаси. Эластик ва ноэластик (сотонни таъ-минлаО турипаднган чн^арилаш йки ютилшш ор^али) резонаисли со-чилишинг кесими олинди. Бу жарайнд&ш ЭМ нурланишни кучаптирии нмконияти туррисидаги масала (у-аралди.

¿(иссертациянинг с?нги бобида, т^сатдан ралайнллниш мотоди-нинг налинчи тартиОида водород ва гелии атомларининг ионлаииш ко-сими учун аналитик иФодалар олинди-- бунда улар тезлашган к5"пза-рядли иоилар билан Борн я^инлашиш к;Улланилм&адиген параметрла сохасида ту^натадилар. Мустакил злектронлар яг;инлашишида атомнинг к?пэпектронли ионлашици (етти мартагача> кесими олинди. Водород, гелия, аргон атомларини ^исобланган ионланищ кееимларини таедсс-лаш, параметрларнинг к/да кенг со^асида мавжуд оулган экипорнман-тал маълумотлар билан мое келишни к^рсатди.

- 29 -

The Ionization and resonance electron-atom scattering processes involving autolonlzing states In a strong field.

V.A.Pazdzersky Abstract

Some subjects on Interaction of the intense field (such as laser fle]d or field of multlcharged Ion) with an atomic system are considered In this thesis. The thesis contains 253 typewritten pages and consists of Introduction, fife chapters, conclusion and list of 262 references. On the theme of the thesis 50 scientific papers were published; the main contents of thesis are given an account of 29 scientific papers.

In first chapter the question of electromagnetic (EM) field influence on the excitation and decay of autolonlzlng atoms states (AIS)'was studied. During the consideration of this question the process of AIS photoionisation and the direct EM transitions were taken into account. There at, the spectra of produced photo-electrons have been obtained. The question on the spectrum of secondary (spontaneous) photons produced In the process of AIS radiation decay proceeding In the presence of the strong EM field eras also investigated.

In second chapter the threshold decay of system bound v?lth short-range forces and placed Into the strong pa field was- considered on the example of the photodecay of a negative ion. The decay for cases of either low-lying AIS or shallow bound (virtual) state is near a continuum boundary was investigated. The process of decay In which the autolonlzingllke structure is induced with the additional Hi field also v/as considered. Both the temporal course of the decay process and the spectra of produced electrons and spontaneous photons were studied. The question of ncnexponen-tial temporal course of the decay process Is discussed.'

In third chapter the question of the 3pectra of abovethreshold photoelectrons produced in the Ionization process of atom with a strong Si field is investigated. For this process the exact integral equation that 13 analogous as the one for amplitudes of pick up reaction irt nuclear physics was derived. In the first iteration the obtained equation gets the expression for io-

- - 30 -

nlzation amplitude In the Keldysh approximation. In the adlabatl-cal approximation ol landau-Dychne the formula for probability o. atom photolonizatlon taking into account the initial photoelec-tror. momentum was derived. This formula is the generalization of Keldysh one. The model of photoelectron spectrum formation It was proposed. The photoelectron spectra resulting from numerical calculations on the basis of this model are In good agreement with the data of lompre et al (1935). The analytical expressions for the photoelectron spectrum at the tunneling ionization of atoms with a 3trong EM field were obtained taking into account the spatial and temporal inhomogenelty of laser focus. Calculation photoelectron spectra for the case of Xe atom ionization are in good agreement with experimental data of Xiong and Chin (1991). Further, in analogy of multlphoton ionization , namely, the excitation or ionization of atom with the double (or more) impact of alow electrons each of them lias insufficient energy to realise a inelastic process.

The chapter fourth is devoted to consideration of the resonance Jlectron-atora (or ion) scattering process In presence of Intense monochromatic Hi field when the induced capture o electron into either bound discrete state or A1S of compound system "incoming electron*target particle" is possible. The analytic expressions i'or the cross-sections ox elastic and inelastic (accompanied with the induced emission or absorption of photon) resonance scattering were derived. The possibility of EM field amplification in such process was investigated.

In the last chapter of thesis the simple analytical formulas for croaa-sectiona of II and He atoms ionization at their collision with multlchargea ion have been obtained by the method of sudden perturbation in the parameters region,,where tie Born approximation la not applicable. In the approximation of independent electrons the expressions for cross-sections of multiple ( up to sevenfold) atom Ionization were obtained. The comparison of calculated cross-sections for H, He and Ar atoms ionization with experimental data shows that there is a good agreement between ones i,

>

Подписано к печати 6.$3 Заказ №

Тираж /ОО ЭКЗ- Объем 2. п. л. Формат бумага 60X84 1/16.

•Отпечатано на ротапринте в типографии ТашГУ им. В. И. Ленина.

Адрес: 700095, г. Ташкент, ГСП, Вузгородок, ТашГУ.