Slow (meV) photoelectron imaging spectroscopy of Strontium atom: near-threshold long-lived stark resonances and glory resonances

Abstract

The first direction of the present work is devoted initially to the imaging of the resonant features of long lifetime quasibound resonances on the atom of Sr (Z=38) near the Esp. The long lifetimes of these states imply a high probability of ionization via tunneling, as opposed to the fast ionization through the degenerate continua. To this purpose we first implicated ion time-of-flight measurements near and below Esp, where an appreciable number of resonances with lifetimes of several hundreds of ns is located. Then, imaging of these quasi-bound states occasionally showed resonant manifestations, small though and apparently structureless, so these efforts were partially successful. At the same time, some parasitic optical effects closely related to the long lifetimes of the states were imaged. Thus, we decided to shift our focus towards the understanding and identification of them through the exploration of their appropriate imaging. To this end we employed imaging of the laser-atom interaction region which verified our expectations that parasitic effects are due to the travel of excited atoms transversely to the spectrometer axis until their ionization. The second direction aims to the study of glory resonances on Sr atom along the energy region of Esp<E<|Esp|. The resulting glory interference spectra were compared with those of a previous work of our laboratory on Mg atom. From the comparison between them as well as between the different excitation schemes that Sr atom allows to apply, we discovered features that are of global character and those that depend on the target atom and excitation scheme.

Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται σε δύο βασικές κατευθύνσεις, δηλαδή στη μελέτη των ημιδέσμιων συντονισμών κοντά στο κατώφλι και των συντονισμών glory. Η πρώτη κατεύθυνση είναι αφιερωμένη αρχικά στην απεικόνιση των χαρακτηριστικών συντονισμών καταστάσεων μεγάλου χρόνου ζωής στο άτομο του Sr (Z=38) κοντά στο Esp. Η μεγάλη διάρκεια ζωής αυτών των καταστάσεων συνεπάγεται μεγάλη πιθανότητα ιονισμού μέσω σήραγγας. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν αρχικά μετρήσεις χρόνου πτήσης ιόντων κοντά και κάτω από το Esp, όπου βρίσκεται ένας σημαντικός αριθμός συντονισμών με διάρκεια ζωής πολλών εκατοντάδων ns. Η απεικόνιση των ημιδέσμιων καταστάσεων εμφάνιζε τα χαρακτηριστικά του συντονισμού χωρίς ιδιαίτερη δομή, επομένως αυτές οι προσπάθειες ήταν εν μέρει επιτυχείς. Ταυτόχρονα, απεικονίστηκαν ορισμένα παρασιτικά οπτικά εφέ που σχετίζονται στενά με τη μεγάλη διάρκεια ζωής των καταστάσεων. Έτσι, αποφασίσαμε να εστιάσουμε την προσοχή μας στην κατανόηση και την αναγνώρισή τους μέσα από την εξερεύνηση της κατάλληλης απεικόνισης τους. Η δεύτερη κατεύθυνση στοχεύει στη μελέτη των συντονισμών glory στο άτομο Sr κατά μήκος της ενεργειακής περιοχής του Esp<E<|Esp|. Τα προκύπτοντα φάσματα glory συγκρίθηκαν με αυτά μιας προηγούμενης εργασίας του εργαστηρίου μας στο άτομο Mg. Από τη σύγκριση μεταξύ τους καθώς και μεταξύ των διαφορετικών σχημάτων διέγερσης που επιτρέπει να εφαρμόσει το άτομο Sr, ανακαλύψαμε χαρακτηριστικά που έχουν παγκόσμιο χαρακτήρα και αυτά που εξαρτώνται από το άτομο στόχο και το σχήμα διέγερσης.