(Luận văn) khảo sát ảnh hưởng của tương tác coulomb lên phổ động lượng tương quan hai electron

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Anh Thư lu an n va COULOMB LÊN PHỔ ĐỘNG LƯỢNG p ie gh tn to KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TƯƠNG TÁC d oa nl w TƯƠNG QUAN HAI ELECTRON ll u nf va an lu oi m LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT z at nh z m co l gm @ an Lu Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 n va ac th si BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Anh Thư lu an n va KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TƯƠNG TÁC to gh tn COULOMB LÊN PHỔ ĐỘNG LƯỢNG p ie TƯƠNG QUAN HAI ELECTRON nl w 60 44 01 06 u nf va an lu Mã số: d oa Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử ll LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT oi m z at nh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: z TS PHẠM NGUYỄN THÀNH VINH m co l gm @ an Lu Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 n va ac th si LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi thầy hướng dẫn Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2018 Học viên thực Nguyễn Thị Anh Thư lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si LỜI CÁM ƠN Trong trình thực luận văn, nhận nhiều hướng dẫn, hỗ trợ động viên từ quý Thầy Cô, bạn bè, quan đặc biệt gia đình Do đó, thơng qua luận văn, tơi xin gửi lời cám ơn chân thành đến:  TS Phạm Nguyễn Thành Vinh, Thầy tận tình hướng dẫn khoa học, trao cho tơi tin tưởng hỗ trợ tơi suốt q trình tơi thực nghiên cứu  Quý Thầy, Cô khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM truyền thụ kiến thức khoa học, tiếp thêm lửa nghề cho thời gian học tập trường  Các bạn nhóm nghiên cứu AMO Group Thầy Phạm Nguyễn Thành lu an Vinh, Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM giúp đỡ nhiệt tình tơi gặp vấn đề n va khó khăn chẳng hạn lập trình hay xử lý số liệu to  Trường THPT Trung Phú – Huyện Củ Chi, nơi công tác, tạo điều kiện gh tn thuận lợi để tơi học tập nâng cao trình độ p ie  Gia đình ln bên cạnh tôi, hỗ trợ tạo động lực mạnh mẽ để tơi w hồn thành tốt luận văn oa nl Xin trân trọng cám ơn! d Tp Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2018 an lu Học viên thực ll u nf va oi m z at nh Nguyễn Thị Anh Thư z m co l gm @ an Lu n va ac th si MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Quá trình ion hóa kép khơng liên tục .6 lu 1.1.1 Các chế ion hóa laser tương tác với vật chất an va 1.1.2 Quá trình ion hóa kép khơng liên tục .9 n 1.2 Mẫu tập hợp ba chiều cổ điển 11 gh tn to 1.3 Thế chắn Yukawa .13 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .18 ie p 2.1 Khảo sát vai trò hệ số λ chắn Yukawa đến phổ động nl w lượng tương quan hai electron 19 oa 2.2 Các chế ion hóa xem xét q trình ion hóa kép không liên d tục nguyên tử heli 22 lu va an 2.3 Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên q trình ion hóa kép u nf không liên tục ứng với cường độ laser mạnh xấp xỉ ngưỡng 3,5.1014 ll W/cm2 24 m oi 2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên phổ động lượng tương z at nh quan tồn tượng ion hóa kép ghi nhận 24 2.3.2 Xem xét ảnh hưởng tương tác Coulomb chế ion hóa 25 z gm @ 2.4 Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên q trình ion hóa kép không liên tục ứng với cường độ laser mạnh ngưỡng 4,5.1014 W/cm2 .29 l 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên phổ động lượng m co toàn tượng DI ghi nhận 29 an Lu 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb chế ion hóa 30 n va ac th si 2.5 Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên q trình ion hóa kép khơng liên tục ứng với cường độ laser cao 6,0.1014 W/cm2 33 2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên phổ động lượng toàn tượng DI ghi nhận 33 2.5.2 Xem xét ảnh hưởng tương tác Coulomb chế ion hóa 34 KẾT LUẬN 39 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TDSE: Phương trình Schrưdinger phụ thuộc thời gian (Time Dependent Schrưdinger Equation) MPI: Sự ion hóa đa photon (MultiPhoton Ionization) ATI: Sự ion hóa vượt ngưỡng (Above -Threshold Ionization) TI: Sự ion hóa xuyên ngầm (Tunneling Ionization) BSI: Sự ion hóa vượt rào (Barrier Suppression Ionization) HHG: Sóng điều hịa bậc cao (High - order Harmonic Generation) lu an DI: Sự ion hóa hai lần (Double Ionization) va n NSDI: Sự ion hóa hai lần khơng liên tiếp (NonSequential Double Ionization) gh tn to SDI: Sự ion hóa hai lần liên tiếp (Sequential Double Ionization) p ie SFA: Xấp xỉ trường mạnh (Strong Field Approximation) w CTEMD: Phổ động lượng tương quan hai electron (Correlated Two - Electron oa nl Momentum Distribution) d RDESI: Sự ion hóa xảy sau từ trạng thái kích thích kép (Recollision - induced lu va an Double Excitation with Subsequent Ionization u nf RESI: Sự ion hóa xảy tiếp sau khoảng thời gian hoãn (Recollision - ll induced Excitation with Subsequent Ionization) oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cơ chế ion hóa đa photon: (a) ngưỡng, (b) vượt ngưỡng Hình 1.2 Cơ chế ion hóa trường: (a) xuyên ngầm, (b) vượt rào Hình 1.3 Đồ thị biểu diễn Coulomb V (r )  (đường màu đen), r Yukawa với   ( đường màu xanh dương), Yukawa với   ( đường màu đỏ), Yukawa với   10 ( đường màu lục) [24] 15 lu an n va Q trình tính tốn .17 Hình 2.1 Điện trường xung laser có hình bao dạng hình thang 19 Hình 2.2 CTEMD ứng với trường hợp: λ = 0,1,2,3,4,5,6,10 21 tn to Hình 1.4 p ie gh Hình 2.3 ứng với bốn chế khảo sát 23 Phổ động lượng tương quan hai electron cường độ 3,5.1014 W/cm2 ứng nl w Hình 2.4 Năng lượng hai electron suốt trình tương tác với laser oa với hai trường hợp: chưa xét Yukawa (a) xét Yukawa với λ = d 5,0 (b) .24 an lu Phổ lượng quay electron tái va chạm trước lúc tái va va Hình 2.5 Phổ động lượng tương quan hai electron tương ứng chưa xét oi m Hình 2.6 ll u nf chạm ứng với cường độ 3,5.1014 W/cm2 25 z at nh chắn Yukawa (hàng trên) xét Yukawa (hàng dưới), cường độ 3,5.1014 W/cm2 27 Thời gian chênh lệch thời điểm ion hóa hai electron sau tái z Hình 2.7 @ gm va chạm ứng với bốn chế khảo sát hình 2.3 cường độ 3,5.1014 m co l W/cm2 28 an Lu n va ac th si Hình 2.8 Phổ động lượng tương quan hai electron cường độ 4,5.1014 W/cm2 ứng với hai trường hợp: chưa xét Yukawa (a) xét Yukawa với λ = 5,0(b) 29 Hình 2.9 Phổ lượng quay electron tái va chạm trước lúc tái va chạm ứng với cường độ 4,5.1014 W/cm2 30 Hình 2.10 Phổ động lượng tương quan hai electron tương ứng chưa xét chắn Yukawa (hàng trên) xét Yukawa (hàng dưới), cường độ 4,5.1014 W/cm2 31 Hình 2.11 Thời gian chênh lệch thời điểm ion hóa hai electron sau tái lu an va chạm ứng với bốn chế khảo sát hình 2.3 cường độ 4,5.1014 n va W/cm2 32 tn to Hình 2.12 Phổ động lượng tương quan hai electron cường độ 6,0.1014 W/cm2 p ie gh ứng với hai trường hợp: chưa xét Yukawa (a) xét Yukawa với λ = 5,0(b) 33 nl w Hình 2.13 Năng lượng quay electron tái va chạm ứng với cường độ d oa 6,0.1014 W/cm2 34 an lu Hình 2.14 Phổ động lượng tương quan hai electron tương ứng chưa xét chắn Yukawa (hàng trên) xét Yukawa (hàng dưới), va ll u nf cường độ 6,0.1014 W/cm2 35 oi m Hình 2.15 Thời gian chênh lệch thời điểm ion hóa hai electron sau tái z at nh va chạm ứng với bốn chế khảo sát hình 2.3 cường độ 6,0.1014 W/cm2 36 z Hình 2.16 Phân bố thời điểm ion hóa kép theo pha laser ứng với chế er < 0, @ m co l gm eb > (hình a) er < 0, eb < (hình b) cường độ 6,0.1014 W/cm2 37 an Lu n va ac th si MỞ ĐẦU Con người muốn nắm bắt kiến thức hình thành, cấu tạo vận động nội giới vật chất Muốn phải sử dụng xạ để tương tác với nguyên tử, phân tử Có nhiều phương pháp để tìm hiểu vấn đề nhiễu xạ điện tử [18], nhiễu xạ notron [20], nhiễu xạ tia X [28] Tuy nhiên phương pháp có độ phân giải thời gian lớn nên khó sâu khảo sát chuyển động xoay nguyên tử, phân tử, dao động hạt nhân electron Từ đời laser trở thành phương pháp tối ưu để nghiên cứu vận động nội nguyên tử, phân tử Khi nguyên tử, phân tử vật chất tương tác với laser lu nhiều tượng quang phi tuyến xuất như: tượng ion hóa đa photon an (MPI – MultiPhoton Ionization) [27], tượng phát xạ sóng điều hịa bậc cao n va (HHG – High – order Harmonic Generation) [19], tượng ion hóa vượt ngưỡng to tn (ATI – Above – Threshold Ionization) [2], tượng ion hóa kép liên tục (SDI – ie gh Sequential Double Ionization) [11], tượng ion hóa kép khơng liên tục (NSDI – p Non – Sequential Double Ionization) [31] Cốt lõi trình vật lý xảy bên nl w tượng trình tái va chạm electron Trong trường hợp laser phân oa cực thẳng, mẫu bán cổ điển đơn giản Corkum [5] đưa giải thích d tương tác nguyên tử, phân tử laser: electron thứ bị ion hóa chuyển lu va an động vùng lượng liên tục gia tốc trường điện từ laser, sau u nf nửa chu kỳ quang học laser đổi chiều kéo electron quay trở lại ion mẹ Thời điểm ll electron tái kết hợp với ion mẹ phát photon thứ cấp tượng phát xạ m oi sóng điều hịa bậc cao (HHG), va chạm đàn hồi tạo nên tượng ion hóa vượt z at nh ngưỡng (ATI) cịn tái va chạm khơng đàn hồi nguyên nhân gây tượng ion hóa kép khơng liên tục (NSDI) Từ mở nhiều hướng nghiên cứu vận động z @ nội bên lớp vỏ nguyên tử, phân tử thông qua việc phân tích thay đổi trạng l gm thái chúng tương tác với laser Trong đó, tượng ion hóa kép khơng liên tục (NSDI) thu hút nhiều quan tâm hình mẫu cho việc nghiên m co cứu toán Coulomb ba vật thể (three – body Coulomb) dựa tương tác phi an Lu nhiễu loạn electron trường laser Phổ động lượng tương quan hai electron n va ac th si 31 thứ tăng lên Ứng với cường độ 3,5.1014 W/cm2, lượng cao khoảng 2,25 a.u cường độ 4,5.1014 W/cm2 giá trị tăng lên từ 2,7 a.u đến 2,9 a.u Do lượng quay electron tái va chạm tăng lên nên số tượng ion hóa kép trực tiếp tăng lên so với cường độ 3,5.1014 W/cm2 Trong tổng số 10047 tượng DI phát có 1845 tượng xảy theo chế ion hóa trực tiếp (er > 0, eb > 0) chiếm 18,36%; 4320 tượng theo chế er > 0, eb < chiếm 43,0%; 1870 tượng theo chế er < 0, eb > chiếm 18,61% 2012 tượng xảy theo chế er < 0, eb < chiếm 20,03% lu an n va p ie gh tn to d oa nl w an lu va Hình 2.10 Phổ động lượng tương quan hai electron tương ứng chưa xét ll u nf chắn Yukawa (hàng trên) xét Yukawa (hàng dưới), cường độ oi m 4,5.1014 W/cm2 z at nh Như vậy, tăng cường độ laser sử dụng phần lớn tượng DI xảy theo chế RESI Chúng tơi tiến hành khảo sát vai trị Coulomb lên phổ z động lượng chế ion hóa Hình 2.10 mơ phổ động lượng cuối @ gm hai electron xét tương tác Coulomb hai electron (hàng trên) thay m co l chắn Yukawa (hàng dưới) Ở trường hợp ion hóa trực tiếp (hình 2.10a), phổ động lượng tạo thành hai chỏm cầu tập trung góc phần tư thứ thứ ba an Lu đồng thời diện tích chỏm cầu mở rộng so với trường hợp cường độ thấp có thêm nhiều tượng ion hóa kép xảy Trong đó, trường hợp ion n va ac th si 32 hoãn (er > 0, eb < 0), phổ động lượng thể cấu trúc chữ “V” đặc trưng (hình 2.10b) So sánh với phổ động lượng ban đầu tồn tượng khảo sát (hình 2.8) rõ ràng tượng xảy theo chế thành phần đóng góp vào cấu trúc chữ “V” ban đầu phổ Kết thu giống với trường hợp cường độ laser sử dụng 3,5.1014 W/cm2 khác lúc tương tác Coulomb ảnh hưởng đến cấu trúc phổ chế ion hóa hỗn chuyển đổi trạng thái lu an n va chạm ứng với bốn chế khảo sát hình 2.3 cường độ 4,5.1014 W/cm2 ie gh tn to Hình 2.11 Thời gian chênh lệch thời điểm ion hóa hai electron sau tái va p Chúng kiểm tra lại khoảng thời gian chênh lệch hai thời điểm ion hóa hai nl w electron sau tái va chạm kết hình 2.11 cho thấy có trường hợp er > 0, eb < oa (hình 2.11b) chênh lệch thời gian ion hóa hai electron tập trung chủ yếu từ d đến 0,5T0 với T0 chu kỳ quang học laser với đỉnh phân bố nằm vị trí khoảng lu va an 0,25T0 Điều giải thích cấu trúc phổ động lượng thu chưa sử dụng u nf sử dụng Yukawa (hình 2.10b 2.10f) Ba trường hợp cịn lại (hình ll 2.11a,c,d), hai electron bị ion hóa gần lúc Ta giải thích điều m oi chế ion hóa hỗn chuyển đổi trạng thái sau: sau nửa chu kỳ quang học z at nh laser, electron thứ quay trở tái va chạm với ion mẹ Electron liên kết sau tái va chạm nhận đủ lượng bứt khỏi nguyên tử, electron tái va chạm bị ion mẹ z m co l gm bị ion hóa @ bắt lại tồn trạng thái kích thích với mức lượng cao nên sau an Lu n va ac th si 33 2.5 Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên q trình ion hóa kép không liên tục ứng với cường độ laser cao 6,0.1014 W/cm2 2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên phổ động lượng toàn tượng DI ghi nhận Cường độ laser cuối mà khảo sát luận văn 6,0.1014 W/cm2, cường độ lớn so với ngưỡng (gấp đôi cường độ ngưỡng) Do cường độ laser cao nên mẫu khảo sát triệu hạt thống kê 21734 tượng ion hóa kép Phổ động lượng tương quan hai electron dọc theo trục phân cực laser mơ hình 2.12a Khi tăng cường độ laser, số tượng ion hóa kép lu an bắt đầu tăng phổ động lượng bắt đầu lan dần sang góc phần tư thứ hai thứ tư n va Cấu trúc chữ “V” biến p ie gh tn to d oa nl w u nf va an lu ll Hình 2.12 Phổ động lượng tương quan hai electron cường độ 6,0.1014 W/cm2 ứng với m oi hai trường hợp: chưa xét Yukawa (a) xét Yukawa với λ = 5,0(b) z at nh Hình 2.12b mơ phổ động lượng tương tác e – e trạng thái cuối z thay thế chắn Yukawa với   5, Ta nhận thấy có thay đổi rõ @ gm cấu trúc phổ, giá trị động lượng tập trung đường chéo thể l tương quan động lượng hai electron loại bỏ lực đẩy Coulomb Như với an Lu nguyên nhân tạo nên cấu trúc phổ động lượng thu m co mức cường độ cao gấp đôi ngưỡng mà chúng tơi khảo sát tương tác Coulomb n va ac th si 34 2.5.2 Xem xét ảnh hưởng tương tác Coulomb chế ion hóa Chúng tơi xem xét phân bố lượng quay electron tái va chạm qua biểu diễn hình 2.13 lu an n va p ie gh tn to w Hình 2.13 Năng lượng quay electron tái va chạm ứng với cường độ oa nl 6,0.1014 W/cm2 d Kết cho thấy phổ lượng quay trải dài hai vùng lớn nhỏ lu va an lượng ion hóa electron thứ hai (Ip2) Khi cường độ laser tương tác với nguyên tử u nf tăng electron gia tốc mạnh trường laser có lượng quay ll lớn Do chế (e, 2e) xảy với xác suất lớn hai cường độ m oi khảo sát trước Giá trị lượng cao ghi nhận đạt đến từ 3,8 a.u z at nh đến 3,9 a.u, tăng thêm gần a.u so với trường hợp cường độ 4,5.1014 W/cm2 Theo thống kê, 21734 tượng ion hóa kép có 4949 tượng xảy theo chế z @ ion hóa trực tiếp (er > 0, eb > 0) chiếm 22,77%; 9564 tượng theo chế er > 0, eb l gm < chiếm 44,0%; 3448 tượng theo chế er < 0, eb > chiếm 15,86% 3773 tượng xảy theo chế er < 0, eb < chiếm 17,37% So sánh với hai cường độ m co laser 3,5.1014 W/cm2 4,5.1014 W/cm2, sử dụng cường độ laser cao gấp đôi an Lu ngưỡng ion hóa 6,0.1014 W/cm2 số tượng ion hóa kép khơng liên tục xảy n va ac th si 35 theo chế ion hóa từ trạng thái kích thích kép RDESI (er < 0, eb < 0) ion hóa hỗn chuyển đổi trạng thái (er < 0, eb > 0) giảm dần chi phối đến trình động học electron Electron thứ bị ion hóa gia tốc điện trường mạnh quay trở lại tái va chạm ion mẹ với lượng lớn nên khả bị ion mẹ bắt lại thấp Bên cạnh chế ion hóa hoãn (er > 0, eb < 0) chiếm ưu chế e  2e (er > 0, eb > 0) ảnh hưởng cách mạnh mẽ đến trình NSDI Để thấy rõ tác động tương tác Coulomb lên phổ động lượng hai electron, chúng tơi xem xét bốn chế ion hóa lu an n va p ie gh tn to d oa nl w an lu va Hình 2.14 Phổ động lượng tương quan hai electron tương ứng chưa xét ll u nf chắn Yukawa (hàng trên) xét Yukawa (hàng dưới), cường độ oi m 6,0.1014 W/cm2 z at nh Hình 2.14 mơ phổ động lượng hai electron chưa xét chắn Yukawa (hàng trên) đưa Yukawa vào (hàng dưới) ứng với bốn chế: er z > 0, eb > (hình 2.14a,e), er > 0, eb < (hình 2.14b,f), er < 0, eb > (hình 2.14c,g) er @ gm < 0, eb < (hình 2.14d,h) Điểm đặc biệt thấy chế ion hoãn l (er > 0, eb < 0) hình 2.14b hình 2.14f, đưa Yukawa vào tín hiệu phổ bị m co đáng kể đường chéo phụ p1x = – p2x Điều cho thấy hai electron bị ion an Lu hóa bay từ hai nửa bán cầu đối diện theo hai hướng ngược Ngoài ra, trường hợp lực đẩy Coulomb có vai trị việc đẩy hai electron bay n va ac th si 36 ngược hướng Khi lực đẩy Coulomb khơng cịn xem xét tín hiệu liên quan bị mát thể hình 2.14b Đối với hai chế ion hóa hỗn chuyển đổi trạng thái (er < 0, eb > 0) thể hình 2.14c,g chế ion hóa từ trạng thái kích thích kép hình 2.14d,h, tương tác e – e trạng thái cuối thay thế chắn Yukawa, việc giá trị động lượng tụ lại dọc theo đường chéo có nhiều giá trị tập trung gốc tọa độ Để giải thích rõ vai trò tương tác Coulomb sử dụng cường độ 6,0.1014 W/cm2, xem xét khoảng thời gian chênh lệch thời điểm ion hóa sau tái va chạm hai electron biểu diễn hình 2.15 lu an n va p ie gh tn to nl w Hình 2.15 Thời gian chênh lệch thời điểm ion hóa hai electron sau tái va d oa chạm ứng với bốn chế khảo sát hình 2.3 cường độ 6,0.1014 W/cm2 an lu Khoảng thời gian chênh lệch thời điểm ion hóa sau tái va chạm hai electron va biểu diễn hình 2.15a,c,d ứng với chế ion hóa trực tiếp, ion hóa hỗn chuyển đổi u nf trạng thái ion hóa từ trạng thái kích thích kép phân bố tập trung gốc tọa độ giống ll hai cường độ trước đề cập Riêng chế ion hóa hỗn (er > 0, eb < 0), m oi thời gian chênh lệch hai thời điểm ion hóa nằm khoảng từ đến 0,5T0 z at nh tồn hai đỉnh rõ rệt vị trí xấp xỉ 0,1T0 0,25T0 Điều thể hình 2.15b Đỉnh thứ tương ứng với tín hiệu NSDI mà hai electron bay z gm @ ngược chiều nhau, thể phổ động lượng góc phần tư thứ hai thứ tư Khi thời gian hỗn khơng q lớn nên lực Coulomb hai electron đáng kể l m co phân tích Hiện tượng thể phản tương quan phát xạ electron Để giải thích chế vật lý xảy số tượng DI có giá trị động an Lu lượng xấp xỉ không chế ion hóa hỗn chuyển đổi trạng thái ion hóa từ n va ac th si 37 trạng thái kích thích kép, chúng tơi kiểm tra thời điểm hai electron bứt theo độ dài xung laser thể hình 2.16 Đường liền nét màu xanh biểu diễn trường laser cột màu đỏ biểu diễn phân bố thời điểm ion hóa kép lu an va n Hình 2.16 Phân bố thời điểm ion hóa kép theo pha laser ứng với chế gh tn to er < 0, eb > (hình a) er < 0, eb < (hình b) cường độ 6,0.1014 W/cm2 p ie Thời điểm ion hóa kép tượng DI xảy cực đại tức đỉnh xung w laser Như hai electron bứt laser đổi chiều cản trở chuyển động oa nl hai electron Ta có: d p f  pi  A(ti ), (2.6) u nf va an lu với: ll A(ti )   EL dt   E0 sin tdt   E0  cos t , (2.7) oi m v f  vi  z at nh suy : E0 cos  t i , (2.8) z  @ gm pi , p f , vi , v f động lượng vận tốc lúc đầu, lúc sau hai m co l electron Tại đỉnh laser sin ti  cos ti  Từ ta có vận tốc hai electron gần không dẫn đến phổ động lượng tương quan tập trung an Lu gốc tọa độ Qua nhận xét trên, kết luận tương tác Coulomb hai n va ac th si 38 electron bay trạng thái cuối có ảnh hưởng đến phổ động lượng tương quan hai chế ion hóa trực tiếp ion hóa từ trạng thái kích thích kép chi phối đến q trình ion hóa kép khơng mạnh hai cường độ 3,5.1014 W/cm2 4,5.1014 W/cm2 Điều hoàn toàn phù hợp với kết cơng trình Zhou [39] Vì tăng cường độ laser, chênh lệch phổ động lượng không phụ thuộc vào lực đẩy Coulomb, mà phụ thuộc vào chia sẻ lượng bất đối xứng hai electron sau tái va chạm Khi cường độ laser tăng chia sẻ lượng bất đối xứng hai electron chi phối mạnh đến q trình ion hóa kép không liên tục Nguyên nhân điện trường laser tăng electron thứ quay với lượng tái va chạm lớn thời gian tương tác với electron liên kết lu an ngắn Do đó, tương tác đẩy Coulomb hai electron nhỏ, khơng cịn chiếm ưu n va q trình ion hóa kép Vì ta loại bỏ lực đẩy Coulomb hai eletron tn to trạng thái cuối phổ động lượng bên cạnh giá trị thể tương quan ie gh có giá trị thể phản tương quan hai electron p Tất phân tích ảnh hưởng tương tác Coulomb lên phổ động lượng w tương quan hai electron ứng với ba cường độ 3,5.1014 W/cm2, 4,5.1014 W/cm2 oa nl 6,0.1014 W /cm2 cho thấy tùy thuộc vào cường độ laser sử dụng để tương tác với d nguyên tử mà trình NSDI bị chi phối chế vật lý khác Chúng lu va an khẳng định tương tác Coulomb cụ thể lực tương tác electron electron trạng thái cuối ảnh hưởng mạnh mẽ đến phổ động lượng hai electron bị ion hóa theo u nf ll chế trực tiếp theo chế ion hóa từ trạng thái kích thích kép Bên cạnh đó, từ số m oi lượng tượng DI khảo sát được, nhận thấy trình NSDI bị chi z at nh phối chủ yếu chế ion hóa hỗn Thực nghiệm kiểm chứng ion hóa hỗn kênh xảy xung laser cực ngắn [23] z m co l gm @ an Lu n va ac th si 39 KẾT LUẬN Trong luận văn này, với tên đề tài “Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên phổ động lượng tương quan hai electron” chúng tơi hồn thành mục tiêu sau:  Mô phổ động lượng tương quan hai electron nguyên tử heli ứng với cường độ laser khác từ ngưỡng đến ngưỡng ion hóa  Chỉ chế vật lý chi phối trình NSDI nguyên tử heli phụ thuộc vào cường độ laser chế vật lý chi phối trình NSDI laser xung cực ngắn chế ion hóa hỗn lu an  Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb lên phổ động lượng tương quan hai n va electron trạng thái cuối Từ đây, kết luận tương tác Coulomb cụ thể tn to tương tác e – e ảnh hưởng mạnh mẽ đến động lượng bay electron bị ion gh hóa trực tiếp ion hóa từ trạng thái kích thích kép sử dụng laser cường độ p ie không cao d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 40 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Luận văn phát triển theo hướng sau:  Khảo sát ảnh hưởng tương tác Coulomb đến phổ động lượng tương quan hai electron trình NSDI nguyên tử khí argon, neon  Mở rộng khảo sát cho phân tử H2 , N2, O2 trường hợp góc định phương phân tử trường laser khác lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đào Tiến Khoa (2010), Vật lý hạt nhân đại – Phần I: Cấu trúc hạt nhân, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh Becker W., Grasbon F., Kopold R., Milosevic D B., Paulus G G and Walther H (2002), “Above – threshold ionization: from classical features to quantum effects”, Advances in atomic, molecular, and optical physics, 48 lu Bondar D., Liu W K and Ivanov M (2009), “Two-electron ionization in strong an laser fields below intensity threshold: Signatures of attosecond timing in va n correlated spectra”, Physical Review A, 79, 023417, pp 1–10 Johnson N G., Kling M F., Pfeifer T., Ullrich J and Moshammer R (2012), “Attosecond correlated dynamics of two electrons passing through a transition p ie gh tn to Camus N., Fischer B., Kremer M., Sharma V., Rudenko A., Bergues B., Kübel M., w state”, Physical Review Letters, 108, 073003, pp 1–5 oa nl Corkum P B (1993), “Plasma perspective on strong field multiphoton ionization”, d Physical Review Letters, 71(13), pp 1994–1997 lu u nf 381–387 va an Corkum P B and Krausz F (2007), “Attosecond science”, Nature physics 3, pp ll Cowan T., Schramm U (2013), “Comparing field ionization models in simulations oi m z at nh of laser – matter interaction”, Technische Universit a t Dresden Feuerstein B., Moshammer R., Fischer D., Dorn A., Schröter C D., Deipenwisch J., z Crespo Lopez-Urrutia J R., Höhr C., Neumayer P., Ullrich J., Rottke H., @ l gm Trump C., Wittmann M., Korn G and Sandner W (2001), “Separation of recollision mechanisms in nonsequential strong field double ionization of Ar: m co the role of excitation tunneling”, Physical Review Letters, 87(4), 043003 an Lu n va ac th si 42 Figueira de Morisson Faria C., Schomerus H., Liu X and Becker W (2004), “Electron-electron dynamics in laser-induced nonsequential double ionization”, Physical Review A, 69, 043405, pp 1–17 10 Fittinghoff D N., Bolton P R., Chang B., and Kulander K C (1992), “Observation of Nonsequential Double Ionization of Helium with Optical Tunneling”, Physical Review Letters, 69(18), pp 2642–2645 11 Fleischer A., Wörner H J., Arissian L., Liu L R., Meckel M., Rippert A., Dörner R., Villeneuve D M, Corkum P B., and Staudte A (2011), “Probing angular correlations in sequential double ionization”, Physical Review Letters, 107, lu 113003, pp 1–4 an n va 12 Grossmann F (1965),”Theoretical femtosecond physics”, Springer tn to 13 Haan S L Breen L., Karim A and Eberly J H (2006), “Variable time lag and backward ejection in full-dimensional analysis of strong-field double p ie gh ionization”, Physical Review Letters, 97, 103008, pp 1–4 w 14 Haan S L., Smith Z S., Shomsky K N and Plantinga P W (2009), “Electron oa nl drift directions in strong – field double ionization of atoms”, Journal of d Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, 42, 134009, pp 1–9 lu va an 15 Ho P J., Panfili R., Haan S L and Eberly J H (2005), “Nonsequential double u nf ionization as a completely classical photoelectric effect”, Physical Review ll Letters, 94, 093002, pp 1–4 m oi 16 Huang C., Guo W., Zhou Y and Wu Z (2016), “Role of Coulomb repulsion in z at nh correlated-electron emission from a doubly excited state in nonsequential double ionization of molecules”, Physical Review A, 93, 013416, pp 1–6 z gm @ 17 Huang C., Zhong M and Wu Z (2016), “Origin of double – line structure in nonsequential double ionization by few - cycle laser pulses”, The Journal of m co l Chemical Physics, 145, 044302, pp 1–7 an Lu n va ac th si 43 18 Jacob D., Palatinus L., Cuvillier P., Leroux H., Domeneghetti C and Cámara F (2013), “Ordering state in orthopyroxene as determined by precession electron diffraction”, American Mineralogist, 98, pp.1526–1534 19 Jeffrey L Krause, Kenneth J.Schafer, and Kenneth C Kulander (1992), “HighOrder Harmonic Generation from Atoms and Ions in the High Intensity Regime”, Physical Review Letters, 68(24), pp 3535–3538 20 Juan Rodríguez-Carvajal (1993), “Recent advances in magnetic structure determination by neutron powder diffraction”, Physica B, 192, pp 55–69 21 Liu Y., Tschuch S., Rudenko A., Dürr M., Siegel M., Morgner U., Moshammer R lu and Ullrich J (2008), “Strong field double ionization of Ar below the an n va recollision threshold”, Physical Review Letters, 101, 053001, pp 1–4 22 L’Huillier A., Lompre L A., Mainfray G and Manus C (1982), “Multiply to Continuum”, Physical Review Letters, 48(26), pp 1814–1817 ie gh tn Charged Ions Formed by Multiphoton Absorption Processes in the p 23 Mauger F., Kamor A., Chandre C and Uzer T (2012), “Mechanism of delayed nl w double ionization in a strong laser field”, Physical Review Letters, 108, d oa 063001, pp 1–4 an lu 24 Mira-Cristiana Anisiu (2015), “Yukawa: the man and the potential”, Didactica u nf va Mathematica, 33, pp 1–9 25 Panfili R., Eberly J H and Haan S L (2001), “Comparing classical and quantum ll z at nh 435 oi m dynamics of strong-field double ionization”, Optics Express, 8(7), pp 431– 26 Pfeiffer A N., Cirelli C., Smolarski M., Doner R., and Keller U (2011), “Timing z gm @ the release in sequential double ionization”, Nature Physics 7, pp 428–433 27 Pont M (1991), “Multiphoton ionization in superintense, high – frequency laser l m co fields I General developments”, Physical Review A, 44(3), pp 2141–2151 28 Powell H R (2013), “Molecular structure by X-ray diffraction”, Annual Reports an Lu Section “C” (Physical Chemistry), 109, pp 240–265 n va ac th si 44 29 Rudenko A., de Jesus V.L.B., Ergler Th., Zrost K., Feuerstein B., Schröter C.D., Moshammer R and Ullrich J (2007), “Correlated two electron momentum spectra for strong field nonsequential double ionization of He at 800 nm”, Physical Review Letters, 99, 263003, pp 1–4 30 Staudte A., Ruiz C., Schöffler M., Schössler S., Zeidler D., Weber Th., Meckel M., Villeneuve D M., Corkum P B., Becker A and Dörner R (2007), “Binary and recoil collisions in strong field double ionization of helium”, Physical Review Letters, 99, 263002, pp 1–4 31 Suran V V., Zapesochnyi I P (1975), “Observation of Sr2+ in multiple-photon ionization of strontium”, Soviet Technical Physics Letters, 1(11), pp 420–425 lu an 32 Truong Thu D H., Huynh Son V., and Pham Vinh N T (2015), “V-like structure va in the correlated electron momentum distribution for nonsequential double n Education, 5(70), pp 26–33 ie gh tn to ionization of helium”, Journal of Science of Ho Chi Minh University of p 33 William H P, Teukolsky A., Vetterling W T., and Flannery B P (1992), w “Numerical Recipes in FORTRAN”, Cambrigde University Press, Cambridge oa nl 34 Ye D F., Liu X and Liu J (2008), “Classical trajectory diagnosis of a fingerlike d pattern in the correlated electron momentum distribution in strong field double lu va an ionization of helium”, Physical Review Letters, 101, 233003, pp 1–4 35 Yudin G., Ivanov M., (2001), “Physics of correlated double ionization of atoms in u nf ll intense laser fields: Quasistatic tunneling limit”, Physical Review A, 63(3), pp oi m 1–14 z at nh 36 Yukawa H., “On the interaction of elementary particles”, Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan, 17, pp 48–57 z 37 Zhou Y., Huang Cheng, Liao Qing and Lu Peixiang (2012), “Classical simulations @ Review Letters, 109, 053004, pp 1–5 m co l gm including electron correlations for sequential double ionization”, Physical an Lu n va ac th si 45 38 Zhou Y., Huang C and Lu P (2011), “Coulomb-tail effect of electron-electron interaction on nonsequential double ionization”, Physical Review A, 84, 023405, pp 1–7 39 Zhou Y., Qing L and Lu P (2010), “Asymmetric electron energy sharing in strong-field double ionization of helium”, Physical Review A, 82, 053402, pp 1–5 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si