|
Определение спектрального состава лазерного излучения методом лазерной фотоионизационной спектроскопии Санкт-Петербургский государственный университет Научный руководитель: Акопян Михаил Евгеньевич, доктор физико-математических наук Наряду с традиционными способами спектроскопии оптического излучения, когда используются устройства, содержащие такие элементы, как призмы, дифракционные решётки, зеркала и приспособления для их пространственного перемещения, существует способ не требующий использования названных оптических элементов и механизмов. Это, так называемый, фотоионизационный способ спектрометрии излучения. Он основан на законе сохранения энергии, который в случае фотоионизации свободных атомов записывается следующим образом: hn =Пi+Eк,i , i=1,2,3: (1) здесь: hn - энергия поглощённого кванта Пi - энергия электрона на i-той оболочке Ек,i - кинетическая энергия электрона, вырываемого с i-той оболочки. Из (1) видно, что измерив энергии групп электронов и их амплитуды можно однозначно определить энергии квантов и интенсивности компонент ионизирующего излучения. Если в качестве газовой мишени используется ксенон (П1=12.13 эВ), то красная граница анализируемого излучения , определяемая величиной первого потенциала ионизации, окажется около 100 нм [1]. Если в качестве мишени взять пары цезия (П1 =3.89 эВ), то область измерения можно расширить в сторону длинных волн вплоть до 318 нм [2]. Есть два способа отодвинуть красную границу излучения ещё дальше в длинноволновую область. Первый состоит в использовании в качестве ионизируемой мишени поверхности твёрдого тела, имеющую малую работу выхода. Второй - в использовании многоступенчатых процессов фотоионизации. В последнем случае атомы газовой мишени дополнительным излучением переводятся в возбуждённое состояние, ионизация из которого осуществляется излучением с меньшей энергией квантов, чем в случае ионизации атома из основного состояния. В настоящей работе продемонстрирована возможность спектрометрии оптического излучения с использованием многоступенчатой фотоионизации. В нашем эксперименте в качестве мишени использовались пары рубидия (П 1 =4.18 эВ). Промежуточное состояние рубидия 6 2P3/2 накачивалось излучением с l =420.18 нм перестраиваемого лазера на красителе ЛЖИ 506. Ионизация производилась излучением трёх длин волн: 420.18, 532.0 и 698.3 нм, входивших в состав не фильтрованного излучения лазера, работающего в режиме суммирования частот. Для анализа электронов по кинетическим энергиям использовался время-пролётный энергоанализатор электронов, входящий в состав лазерного фотоионизационного спектрометра, созданного в отделе фотоники НИИФ СПбГУ.На (рис.1) приведён время-пролётный фотоэлектронный спектр рубидия. Он состоит из трёх пиков. Первый пик (время пролёта 640 нс) соответствует самым быстрым электронам ( Ек=1.7 эВ), которые образуются при ионизации Rb из 6 2P3/2 состояния излучением с l =420.18 нм. Второй (время пролёта 800 нс) - электронам с Ек=1.1 эВ, которые генерируются излучением с l =532.0 нм. Третий (время пролёта 1070 нс) соответствует электронам с Ек=0.55 эВ, которые генерируются излучением с l =698.3 нм.Для определения истинных отношений интенсивностей излучения с l =420.18 , 532 и 698.3 нм в отношения величин пиков необходимо ввести поправки на зависимость пропускания энергоанализатора от величины кинетической энергии электронов и зависимость сечения ионизации Rb (2P3/2 ) от длины волны, что в настоящей работе не производилось.
рис .1Литература:
|
| (c) АСФ России, 2001 |