Khóa luận khảo sát sự tái va chạm nhiều lần trong quá trình ion hóa kép không liên tiếp của nguyên tử argon khi thay đổi bước sóng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẢO TẠO ẠI HỌC SƯ PHAM TP HO CHi MINH TP, HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC QUÁCH ÁI MI (42.01.102.149) KHẢO SÁT SỰ TÁI VA CHẠM NHIÊU LÀN TRONG QUA TRINH ION HOA KEP KHONG LIEN TIEP CUA NGUYEN TU ARGON KHI THAY ĐƠI BƯỚC SĨNG Thuộc nhóm ngành khoa học: Vật Lý TP Hồ Chí Minh - 2020 BỘ GIAO DUC VA DAO TAO HQC SU PHAM TP HO C KHOA VAT LY PANHOC SP ~msr TP, HỔ CHÍ MINH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC QUÁCH ÁI MI TRONG KHẢO SÁT SỰ TÁI VA CHẠM NHIÊU LÀN QUA TRINH ION HOA KEP KHONG LIEN TIEP CỦA NGUYÊN TỪ ARGON KHI THAY ĐƠI BƯỚC SĨNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHAM NGUYEN T TP Hồ Chí Minh - 2020 LỜI CẢM ƠN “Thông qua luận văn này, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thảy, Cô, gia đình bạn bè giúp đỡ, đồng hành suốt khoảng thời gian học tập trường Đại học Sư Phạm Tp HCM Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn TS Phạm Nguyễn Thành Vinh va CO ThS Truong Đặng Hoải Thu ln tận tỉnh hướng dẫn, dìu dit định hướng tơi hồn thành khóa luận Tơi xin gửi lời cảm ơn đến đoàn thể quý Thầy Cô Khoa Vật Lý trường Đại học Sư Phạm Tp HCM cho kiến thức táng đề hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thành viên nhóm nghiên cứu bạn bè tơi ln ủng hộ, khuyến khích hỗ trợ tơi q trình làm luận văn học tập trường Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình tơi, cảm ơn mẹ ủng hộ tạo điều kiện cho đường tiếp thu kiến thức Tôi mong nhận góp ý quý Thấy Cơ người để khóa luận hồn Để tài luận văn sản phẩm đảo tạo đề tài khoa học sở trọng điểm Trường Đại học Sư phạm Tp HCM, Mã số CS.2019.19.42TD ‘Tran ‘Tp HCM, thang nam 2020 Quách Ái Mi LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIỆT TÁT DANH MỤC CÁC HÌNH VỀ VÀ ĐỎ THỊ MỞ ĐÀU CHƯƠN PHAN TỬ 1.1 „ LÝ THUYẾT TƯƠNG TÁC GIỮA L Lý thuyết tương tác laser với nguyên tử, phân tử 1.1 Thế điện tử trường Coulomb trường lasei 1.12 Các chếion hóa 1.1.4 Sự phát xạ sóng điều hịa bậc cao 1.1.3 Sự lon hóa ngưỡng 1.1.5 Q trình ion hóa kép 1.3 Phân loại q trình ion hóa kép 1.2.1 Q trình ion hóa kép liên tiếp .3.2 Q trình ion hóa kép không liên tiếp CHUONG MO HINH TAP HOP CO DIEN BA CHIE! 2.1 Giới thiệu mơ hình 2.2 Sơ đồ tính tốn CHUONG KET Q NGHIÊN CỨU 3.1 Khảo sát q trình ion hóa kép khơng liên tiếp nguyên tử argon sử dụng laser phân cực thẳng, bước sóng dài 1, Sự đóng góp trình tái va chạm nhiều lần vào phd động lượng, tương quan hai electron 3.1.2 Phân tích đóng góp tái va chạm nhiều lần đến trình ion hóa 'kép khơng liên tiếp aAnenv ue MỤC LỤC 3.2 Sự phụ thuộc tái va chạm nhiều lần vào bước sóng trường laser 3.2.1 28 Sự đóng góp tái va chạm nhiều lần vào phổ động lượng tương quan hai electro 3.2.2 Động lực học hai electron suốt trình tương tác với laser 29 KET LUAN VÀ HƯỚNG PHAT TRIE! TÀI LIỆU THAM KHẢO Danh mục chữ viết tắt LASER: Khuéch dai ánh sáng phát xa kich thich (Light Amplification Stimulated Emission of Radiation) HHG: Séng diéu hoa bac cao (High-order Harmonic Generation) ATI: Su ion hóa vượt ngường (Above-Threshold Tonization) NSDI: Sự ion hóa kép khơng liên tiếp (NonSequential Double Tonization) MPI: Sự ion héa da photon (MultiPhoton Toni ion) DI: Sy ion héa kép (Double Ionization) SDI: Su ion héa kép lign tiép (Sequential Double Tonization) TDSE: Phương trình Sehrưdinger phụ thuộc thời gian (Time Dependent Schrưdinger Equation) FWHM: Độ rộng nửa chiều cao (Full Width at Half Maximum) CTEMD: Sự phân bố động lượng twong quan hai clectron (Correlated Two-Electron Momentum Distribution) REST: Sy tii va chạm dẫn đến kích thích electron thir hai với ion hóa xây sau khoảng thời gian định (Recollision - induced Excitation with ‘Subsequent Tonization) Danh mục hình vẽ đồ thị Al 12 13 L4 18 1.6 17 z1 31 34 34 35 3.6 37 39 3.10 31 Bb thj thé ching chat U(x) Cơ chế ion héa da photon Cơ chế ion hóa xuyên hằm Cơ chế ion hóa vượt rào Phổ lượng electron vùng cường độ cao chế ATI Giải đoạn ion hóa xuyên hẳm trình HHG Giải đoạn phát xạ HHG Sơ đồ tính tốn Điện trường xung laser Phé dong lượng tương quan hai electron đọc theo trục phân cực điện trường laser bước sóng 1200nm, cường độ 3.10'*W / cm” Năng lượng hai electron suốt trình tương tác với laser Khoảng thời gian thời điểm tái va cham thời điểm ion hóa thứ “Thời gian trễ thời điểm ion hóa kép thời điểm tái chạm cuỗi bước sóng 1200nm Năng lượng quay electron tái va chạm Phổ động lượng tương quan hai electron đọc theo trục phân cực điện trường laser 'T lệ kiện tái va chạm nhiều lần “Thời gian trễ thời điểm ion hóa kép thời điểm tái va chạm cuối Năng lượng quay electron tái va chạm 'Ty lệ số trưởng hợp ion hóa trực tiếp wr uw tr 10 10 ur 12 tr 13 ứr.14 tri18 tr.20 ur 24 tr 25 tr 26 ue tr 28 29 tr 30 te 32 MO DAU Sự ddi ciia laser (LASER ~ Light Amplification Stimulated Emission of Radiation) năm 1960 [1] bước tiễn lớn phát triển ngành Vật lý nguyên tử Khi trường laser tương tác với nguyên tử, phân tử tạo loạt hiệu ứng quang phi tuyển phát xạ sóng điều hòa bậc cao (HHG - High order Hamonic Generation) 2], ion hóa ngường (ATI — Above Threshold Ionization) (3,4] vA q trình ion hóa kép khơng liên tiếp (NSDI - NonSequential Double fonnization) [5-7] Trong số hiệu ứng quang phi tuyến, q trình ion hố kép khơng liên tiếp nhận nhiễu quan tâm nhà vật lý, cung cấp thơng tin khiết tương quan electron nguyên tử, Hiện tại, mơ hình sử dụng nhiều để giải thích q trình NSDI mơ hình ba bước P B, Corkum |8] Theo mơ hình này, nguyên tử hay phân tử tương tác với laser, electron thử bị ion hóa khỏi nguyên tử vả gia tốc điện trường laser; trường laser đổi chiều, electron bj kéo ngược lại Trong q trình quay Jai, electron tái va chạm với ion mẹ trao đổi lượng với electron thit hai Khi electron thir hai tich lay lượng đủ lớn, bị ion hóa ngồi trở thành electron tự Trong hai thập kỷ qua, có nhiều cơng trình nghiên cứu khảo sắt trình NSDI Dién hình năm 2007, A Rudenko tác giả khác thực nghiệm tìm thấy cấu trúc “chữ V* phơ động lượng tương quan hai electron heli sử dụng xung laser với độ dài xung 25fS, bước sóng 800nm cường độ 1.510" W/cm? [9] Đối với laser cường độ tương đổi thấp, hạt nhân [10] lực đầy electron-electron xây nguồn gốc cấu trúc chữ *V* [1 nguyên nhân hình thành cấu trúc nghiên cứu lý thuyết tương tác trạng thái cuối sau ion hóa hai lằn 1] Đối với laser cường độ cao, cơng trình [12] chữ *V° chia sẻ lượng bắt đối xứng electron tái va chạm electron liên kết sau trình tái va chạm Năm 2012, B Bergues cộng [13] quan sát cấu trúc chữ thập phỏ động lượng tương quan hai electron nguyên tử argon thực nghiệm, điều đặc biệt công trình nhóm tác giả sử dụng laser gần chu kì quang học để khảo sát Lưu ý rằng, trình NSDI tái va chạm xảy nhiều lần đổi với nguyên tử hay phân tử làm nhiễu tín hiệu tương tác hai electron Do đó, việc sử dụng xung laser gần chu kỷ có ÿ nghĩa tín hiệu khơng bị nhiễu va chạm thử cấp laser nhiều chu kỳ Vào năm 2016, nhóm nghiên cứu X Ma Y Zhou khảo sát tái va chạm nhiều lần trình NSDI nguyên tử argon sit dung xung laser dạng hình thang 10 chu kỷ [5] kết luận tăng cường độ bước sóng trường laser, kiện tái va chạm thứ cắp giảm Bên cạnh nghiên cửu sir dung laser bước sóng đài 2000nm ~5600nm để khảo sát hiệu ứng quang phi tuyển nghiên cứu mạnh mẽ [I4] Các kết nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết cung cắp tranh vật lý cụ thể trình NSDI Tuy nhiên, nhiễu vấn để cẳn phải khảo sát làm rõ làm thể để tối ưu hóa khả loại bỏ tái va chạm thứ cấp, khả điều khiển chùm electron ion hóa với độ xác cao Từ cho thấy, nhu cầu thực nghiên cứu chun sâu q trình ion hóa kép khơng liên tiếp ngun tử lớn Chính định lựa chọn để tài "Khảo sát tái va chạm nhiều lần q trình ion hố kép không liên tiếp nguyên tử argon thay đổi bước sóng” với mục đích điều khiển tdi va chạm thứ cấp thu tranh khiết tương tác hai eleetron lớp vỏ nguyên tử Mục đích đề tài (các kết cần đạt được): Sử dụng mơ hình tập hợp cổ điển ba chiểu để khảo sát trình NSDI chế vật lý phối trình NSDI ~_ Nghiên cứu tác động tái va chạm trình NSDI nguyên tử argon thay đối bước sóng laser, từ đỏ điều khiển tái va chạm thứ cấp Nội dung đề tài, vấn để cần giải quyết: "Tìm hiểu số khái niệm liên quan trình NSDI, trình tái va chạm, tương quan động lượng hai electron, = Sử dụng mơ hình tập hợp cổ điển ba chiều để khảo sát toán NSDI ~_ Nghiên cứu khảo sát trình NSDI nguyên tử argon sử dụng laser có bước sóng 400nm, 750nm, 1200nm, 1600nm ... góp tái va chạm nhiều lần đến q trình ion hóa ''kép khơng liên tiếp aAnenv ue MỤC LỤC 3.2 Sự phụ thuộc tái va chạm nhiều lần vào bước sóng trường laser 3.2.1 28 Sự đóng góp tái va chạm nhiều lần. .. chun sâu q trình ion hóa kép khơng liên tiếp ngun tử lớn Chính chúng tơi định lựa chọn để tài "Khảo sát tái va chạm nhiều lần trình ion hố kép khơng liên tiếp ngun tử argon thay đổi bước sóng? ?? với... (NSDI - NonSequential Double Ionization) 1.2 Phân loại trình ion héa kép 1.2.1, Quá trình ion hóa kép liên tiếp Q trình ion hóa kép liên tiếp trình nguyên tử, phân tử tương tác với trường laser có