ion hóa của phân tử HZ vào góc định
phương
Trong chương nay, chúng tôi sẽ áp dụng phương pháp tính xác suất ion hóa cho phân tử Hf chuyên động hai chiều trong trường laser cường độ cao xung cực
ngắn. Dau tiên chúng tôi tính xác suất ion hóa của ion phân từ Hf trong trường hợp
hạt nhân đứng yên và dao động, liên hệ với cường độ HHG mà chúng tôi đã thu
được từ kết quả trong chương 2. Cuối cùng chúng tôi khao sát mỗi liên hệ giữa xác suất ion hóa và khoảng cách liên hạt nhân R ứng với các góc định phương thay đôi từ 0° đến 90°,
Trước hết chúng tôi sẽ tính xác suất ion hóa của phân tử Hf trong trường
hợp hạt nhân đứng yên ứng với các góc định phương khác nhau. Khoảng cách liên
hạt nhân được cô định ở vị trí cân bằng R =2 a.u. Sau đó chúng tôi tính toán xác suất ion hóa của phân từ Hỷ khi hạt nhân dao động với các bậc dao động khác nhau và so sánh kết quá thu được với trường hợp hạt nhân đứng yên. Cuối cùng để khăng định lại các kết quả thu được chúng tôi tiễn hành thay đôi cường độ của laser tương
tác.
Chúng tôi cho phân từ H} tương tác với xung laser có cường độ 3 x
101! W/cm?, độ dài xung 21 fs, bước sóng 800 nm trong hai trường hợp: khi hạt
nhân đứng yên và khi hạt nhân đao động với các bậc dao động khác nhau. Kết qua được thê hiện ở hình 3.1.
0 1 2 3 1 kì 6
“Thời gian (chu kì laser)
9.045
4 0940 0.44
`©=) 0.035 0.12
= 0.030 0.10
= 099% s8
® seo 5 0915 0.06
ằ 0.010 0.04
0.005 0.02 9.000 0.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8
“Thời gian (chu kì laser) “Thời gian (chu kì laser)
Hình 3.1: Xác suất ion hóa của phân tử H} khi tương tác với xung laser có cường
độ 3 x 101! W/cm?, độ dai xung 21 fs, bước sóng 800 nm trong trường hợp hạt
nhân đứng yên (hình a), hạt nhân dao động với v = 0 (hình b), v = 1 (hình c),
v = 2 (hình d).
Trong hình 3.1 đối với trường hợp hạt nhân đứng yên va dao động, ta thay xác suất ion hóa điện tử của phân tử HY trong các trường hợp có giá trị không đáng ké gần bằng 0 trong 3 chu kì đầu, từ chu kì thứ 3 đến chu kì 7 xác suất này tăng với tốc độ nhanh. Khi đạt giá trị cực đại ở chu kì 7, xác suất ion hóa gần như không thay đôi. có biéu hiện bão hòa trong các chu kì 7 và 8. Trong các đường biểu diễn của xác suất ion hóa ta thấy có những chỗ trũng nhỏ, xác suất giảm nhẹ làm cho xác suất này không tăng một cách liên tục. Diều này là do sau nửa chu kì quang học.
laser đôi chiều, điện tử bị kéo trở lại vùng liên kết, làm cho xác suất ion hóa tại thời diém này giảm đi [2]. Dựa vào đô thị 3.1 ta thay rằng xác suất tng với góc 0° là lớn
27
nhất và xác suất này giảm dan khi tăng dần góc định phương. Ngoài ra, khi hạt nhân đao động càng mạnh thì xác suất ion hóa ứng với các góc định phương khác nhau càng khác biệt và cách xa nhau. Trong trường hợp hạt nhân đứng yên, xác suất ion
húa ứng với gúc định phương ỉ = 20° chờnh lệch với gúc định phương ỉ = 30°
xap xi 1075, đối với trường hợp hạt nhân dao động với v = 0 thì sự chênh lệch này xap xỉ 1,5. 1073, y = 1 là 9.1073, y = 2 là 3,5. 10”?.
Đề có thê nhận thay sự khác biệt trong trường hợp hat nhân dao động va hat nhân đứng yên chúng tôi tiền hành khảo sắt tại một số góc định phương cụ thẻ là 0°
và 90° (hình 3.2).
0.035
0.30 bet nhân dang yên
a —— hạt nhân dao diag y =O <—
SS 9265| ———Mtnhân dao động v=! :
P| —— byt nhân duo động ¥ = 2
= — Mạt nhõn duu độứg Y = 3 0.025
= 0.20
0.020
Xog 0.15~
5 0.015
= 0.10
vi mì 0.010
PA 00s -
0.00 0.000 .———————
0 1 2 3 4 5 6 T 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Thời gian (chu ki laser) “Thời gian (chu kì laser)
Hình 3.2: Xác suất ion hóa của phân tử H‡ khi tương tác với xung laser có cường
độ 3 x 101 W/cm?, độ dài xung 21 fs, bước sóng 800 nm, góc định phương
8 = 0° (hỡnh a) và ỉ = 90° (hỡnh b), trong trường hợp hạt nhõn đứng yờn và hạt nhân đao động với v = 0, 1,2, 3.
Khi hạt nhân dao động, dạng đỏ thị của xác suất ion hóa vẫn không thay đôi.
Tuy nhiên so với trường hợp hạt nhân đứng yên, xác suất này lớn hơn cảng nhiều khi bậc dao động của hạt nhân càng cao. Đề giải thích điều này chúng tôi khảo sát
28
sự phụ thuộc của khoảng cách liên hạt nhân vào thời gian ứng với các góc định phương khác nhau (hình 3.3).
tt:
$00 -
41%.
42>
4.00)
Pera
2.00)
345L 2.001 27s)
2.0)
0 1 2 3 6 5 $4 7 6 cia ss. ere Oe ee ee oe
“Thời gian (theo chu ki) Théi gian (theo chu kì) Thửi gian (theo chu ki)
Khoảng cách liên hạt nhân (a.u.)
Hình 3.3: Sự phụ thuộc của khoảng cách liên hạt nhân vào thời gian, ứng với các góc định phương khác nhau, trong trường hợp hạt nhân đao động với v = 1 (hình
a), v = 2 (hình b), v = 3 (hình c). Laser sử dung có thông số như hình 3.2.
Dựa vào dé thi chúng ta thay rằng khoảng cách liên hạt nhân càng lớn khi hat
nhân dao động càng mạnh, va giá trị của khoảng cách liên hạt nhân trong trường
hợp hạt nhân dao động với v = 1,2, 3 luôn lớn hơn 2 a.u.. So sánh với đồ thị 3.2 chúng ta kết luận rằng: khi hạt nhân dao động càng nhiều thì khoảng cách liên hat nhân càng tăng lên làm cho thé ion hóa phân tử càng giảm xuống, lúc nay điện tử can ít năng lượng dé xuyên ham hon so với khi hạt nhân năm có định tại vị trí cân bằng. nên xác suất ion hóa trong trường hợp hạt nhân đao động luôn lớn hơn trường
hợp hạt nhân đứng yên.
Ngoài ra, khi quan sát kết quả thu được từ hình 3.1 và 3.2 chúng tôi thay rang, ở cùng một bậc dao động của hạt nhân thì ti lệ giữa xác suất ion hóa của hạt
nhõn dao động va hạt nhõn đứng yờn khi ỉ = 0° luụn lớn hơn so với khi ỉ = 90°.
Xét trường hợp v = 1 ta có bảng so sánh sau:
29
Dé thay rõ được điêu này chúng tôi tiên hành khảo sat xác suất ion hóa của phân tử ở các thời điểm cuỗi cùng trong các trường hợp hạt nhân đứng yên và dao động với v = 0,1,2,3 trong tọa độ cực (hình 3.4 a). Vì xác suất ion hóa phụ thuộc
chặt chẽ vào độ lớn khoảng cách liên hạt nhân do đó chúng tôi tính toán khoảng
cách liên hạt nhân phân tử tại thời điểm tất laser khi hạt nhân dao động với các bậc
khác nhau (hình 3.4 b).
—— hat nhân đứng yên (200)
—— hat nhân dao động v = 0 (x15)
=——— hat nhân dao động y = | (x4)
— hat nhân dao động v = 2 (1.5) —— hat nhân dao động y = 2
———— hụt nhân dao động = 3 —— hạt nhân dao động y =3
CD ©)
a) b)
hat nhân dao động v = 0
~~ hạt nhân đao động y =|
Hình 3.4: Xác suất ion hóa (hình a) và khoảng cách liên hạt nhân (hình b) của phân tử H‡ ở các thời điểm cudi cùng trong các trường hợp hạt nhân đứng yên và dao
động với = 0,1, 2,3 trong tọa độ cực khi tương tác với xung laser có cường độ
3 x 101! W/cm, độ dài xung 21 fs, bước sóng 800 nm.
30
Kết quả cho thấy. khoảng cách liên hạt nhân phụ thuộc rất nhiều vào góc định phương của phân tử. Khoảng cách này tăng mạnh khi laser chiều song song
với trục phân tử. Do đó xác suất ion hóa theo góc định phương 0° luôn lớn hơn so
với theo góc định phương 90°. Đây chính là nguyên nhân dẫn đến sự phụ thuộc bất đăng hướng của xác suất ion hóa vào góc định phương.
Đề khăng định lại kết quả trên đồng thời khảo sát sự phụ thuộc của sác suất
ion hóa của phân tử H‡ vào cường độ laser, chúng tôi tiền hảnh thay đôi cường độ laser có giá trị 4 x 101 W/cm?, độ dai xung được cô định là 27 fs ứng với 10 chu ki, bước sóng 800nm. Kết quả được thé hiện trong hình 3.5.
ou
414
on
$10
on
s04
om
322
om 5
or2z23466 7 8 9® 10 9 1 2 3 4 £ $4 7 9 9 10 9 1 2 3 4 94 €7 8 3 9%
“Thời giun (chu kì laser) “Thời gian (chu kì laser) “Thời gian (chu kì laser)
Hình 3.5: Xác suất ion hóa của phân tử Hỷ khi tương tác với xung laser có cường
độ 4 x 10! W/cm”, độ dài xung 27 fs, bước sóng 800 nm, 10 chu ki trong trường
hợp hạt nhân đứng yên (hình a), hạt nhân dao động với v = 0 (hình b), hạt nhân dao động với v = 1 (hình c).
Khi thay đôi cường độ laser thì dạng đồ thị xác suất ion hóa của phân từ Ht theo thời gian không thay đổi. Trong trường hợp xung laser có cường độ 4 x 10** W/cm?, chúng ta vẫn thấy rằng khi hạt nhân dao động càng nhiều thì xác suất
ion hóa ứng với các góc định phương khác nhau cảng khác biệt và cách xa nhau,
đông thời xác suất ion hóa càng lớn khi hạt nhân dao động ở các bậc càng cao. Tiếp tục tiền hành khảo sát xác suất ion hóa của phân tử ở các thời điểm cuối cùng trong
31
các trường hợp hạt nhân đứng yên và dao động với v = 0,1 trong tọa độ cực khi
cho phân tử Hỷ khi tương tác với xung laser có cường độ 2 x 10! W/cm? va
4x 101“ W/cm? (hình 3.4), chúng tôi đều thu được một kết quả duy nhất là xác suất ion hóa theo góc định phương 0° luôn lớn hơn so với theo góc định phương
90°.
——— hat nhân đứng yên (x15) — hat nhân đứng yên (x20)
TT hạt nhân đao động y = ()(xŠ) TT hat nhân dao động y = () (x2)
hat nhân dao động; — | =———— hat nhân dao động ) = |
a) b)
Hình 3.6: Xác suất ion hóa của phân tử Hỷ ở các thời điểm cudi cùng trong các
trường hợp hạt nhân đứng yên và dao động với v = 0,1 trong tọa độ cực khi tương
tác với xung laser bước sóng §00 nm, 10 chu kì, cường độ 2 x 101! W/cm (hình a) và 4 x 10! W/cm? (hình b).
Như vậy. so sánh xác suất ion hóa của phân tử Hỷ khi hạt nhân đứng yên và
đao động chúng tôi đều thu được các kết quả sau đây: xác suất ion hóa càng lớn khi hạt nhân dao động ở các bậc càng cao, hạt nhân dao động càng nhiều thì xác suất
ion hóa ứng với các góc định phương khác nhau cảng khác biệt và cách xa nhau,
đồng thời xác suất ion hóa theo góc định phương 0° luôn lớn hơn so với theo góc
định phương 90°.
Kết luận và hướng phát triển đề tài
Trong luận văn này, với tên đề tài “Khao sát sự phụ thuộc của tín hiệu sóng
điêu hòa bậc cao và xác suat ion hóa của ion phân tử H2 vào góc định phương khi
xét đến đao động hạt nhân”. chúng tôi đã đạt được những kết qua sau:
° So sánh HHG phát ra giữa trường hợp hạt nhân đứng yên và hạt nhân dao
động ở mức v = 1 ứng với góc định phương từ 0° đến 90°, chúng tôi thu được kết quả: khi bậc HHG càng tăng thì góc định phương mà tại đó xảy ra
sự giao thoa cực tiêu cũng tăng theo. Trường hợp trục của phân tử định
hướng song song với phương phân cực của laser thì cường độ HHG ứng với hạt nhân dao động sẽ được tăng cường, còn khi trục của phân tử định hướng
vuông góc với phương phân cực của laser thì ta thu được kết quả ngược lại.
Đông thời khi bậc HHG càng tăng thì sự chênh lệch về cường độ HHG của
hạt nhân đứng yên va hạt nhân dao động v = 1 ứng với góc định phương
bằng 90” được tăng cường. ngược lại ứng với góc định phương băng 0” lại bị
giảm đi.
Tính toán và phân tích phỏ HHG của Hỷ với các mức đao động v = 0,1,2 của hạt nhân ứng với góc định phương từ 0° đến 90°, chúng tôi nhận thay
khi hạt nhân dao động ở các mức cao hơn thì cường độ HHG phát ra lớn hơn.
Dac biệt khi hạt nhân dao động càng mạnh thì cường độ HHG dat cực tiêu tại
góc định phương cảng lớn.
Tính toán và so sánh xác suất ion hóa của phân tử Hỷ khi hạt nhân đứng yên
và đao động chúng tôi đều thu được các kết quả sau đây: xác suất ion hóa của phân tử Hỷ giảm khi tăng dan góc định phương. Hạt nhân dao động càng mạnh mẽ, điện tử càng dé dang bị ion hóa ra khỏi phân tử, đồng thời xác suất
ion hóa theo góc định phương 0° luôn lớn hơn so với theo góc định phương 90°.
Như vậy, so với mục tiêu, luận văn đã hoàn thành được các nội dung đề ra.
33
Luận van mới chỉ xét ảnh hưởng của góc định phương và dao động hạt nhân
lên cường độ HHG của phân từ Hỷ trong không gian hai chiều, do đó dé tài có thé
phát triển theo các hướng:
e Nghiên cứu xét ảnh hướng của góc định phương và dao động hạt nhân lên
cường độ HHG cho các phân tử phức tạp hơn với số chiêu cao hơn.
e Trong luận văn, chúng tôi chỉ xét điện tử ở trạng thái cơ bản và xem như
đóng góp của các trạng thái khác không đáng kẻ. Như vậy dé tài có thé phát
triển theo hướng tìm hiểu ảnh hưởng của góc định phương và dao động hạt
nhân lên cường độ HHG của phân tử H‡ nhưng có xét đến hàm sóng điện tử
ở các trạng thái kích thích khác.
34