搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

超短强激光脉冲激励甲烷团簇的内电离机理

李洪玉 刘建胜

引用本文:
Citation:

超短强激光脉冲激励甲烷团簇的内电离机理

李洪玉, 刘建胜

Inner ionization mechanisms of methane clusters driven by an ultrashort intense laser pulse

Li Hong-Yu, Liu Jian-Sheng
PDF
导出引用
  • 采用三维粒子动力学模拟方法研究了甲烷团簇在超短强激光脉冲激励下的爆炸动力学行为,重点讨论了几种典型的内电离机理对团簇爆炸过程中离子的价态和动能的影响.研究表明,在激光脉冲强度比较小的情况下,团簇中的原子主要是在光场作用下通过隧道电离的方式发生电离.当激光场进一步增强时,势垒压低电离是电离的主要方式.在相同的较高激光强度下,团簇更容易通过势垒压低电离达到高的电离价态.团簇发生电离后,其内部库仑电场的点火电离效应和内部滞留自由电子的碰撞电离效应也将增强团簇的再次电离过程.
    By use of three-dimensional particle dynamics simulations, the explosion dynamics of methane clusters driven by an ultrashort intense laser pulse has been analyzed. Especially the influences of some classical inner ionization mechanisms on the charged state and kinetic energy of the ions produced in the laser-cluster interaction process have been discussed in detail. It is presented that when the laser intensity is low, the atoms are ionized by the laser field mainly through the tunnel ionization while the barrier suppression ionization dominates for the inner ionization as the laser intensity increases. Under the irradiation of the same laser pulse with high intensity, the cluster can attain highly-ionized charged states by the barrier suppression ionization rather than by the tunnel ionization. After the cluster is ionized, the ignition ionization effect from the inner Coulomb field of the cluster and the electron impact ionization effect from the free electrons resided inside the cluster will facilitate the process that the cluster can be ionized further.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10674145,11005080),天津市高等学校科技发展基金计划(批准号:20090908),天津师范大学博士基金(批准号:52LX27)资助的课题.
    [1]

    Ditmire T, Smith R A, Tisch J W G, Hutchinson M H R 1997 Phys. Rev. Lett. 78 3121

    [2]

    Taguchi T, Antonsen T M, Milchberg H M 2004 Phys. Rev. Lett. 92 205003

    [3]

    Ditmire T, Donnelly T, Falcone R W, Perry M D 1995 Phys. Rev. Lett. 75 3122

    [4]

    Deiss C, Rohringer N, Burgdrfer J, Lamour E, Prigent C, Rozet J P, Vernhet D 2006 Phys. Rev. Lett. 96 013203

    [5]

    Ditmire T, Zweiback J, Yanovsky V P, Cowan T E, Hays G, Wharton K B 1999 Nature 398 489

    [6]

    Zweiback J, Cowan T E, Hartley J H, Howell R, Wharton K B, Crane J K, Yanovsky V P, Hays G, Smith R A, Ditmire T 2002 Phys. Plasmas 9 3108

    [7]

    Madison K W, Patel P K, Price D, Edens A, Allen M, Cowan T E, Zweiback J 2004 Phys. Plasmas 11 270

    [8]

    Last I, Jortner J 2002 J. Phys. Chem. A 106 10877

    [9]

    Lu H Y, Wang C, Chen G L, Kim C J, Liu J S, Ni G Q, Li R X, Xu Z Z 2009 Chin. Phys. B 18 537

    [10]

    Jortner J, Last I 2002 Chem. Phys. Chem. 3 845

    [11]

    Last I, Jortner J 2004 J. Chem. Phys. 120 1336

    [12]

    An W K, Qiu X J, Zhu Z Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 2250 (in Chinese)[安伟科、邱锡钧、朱志远 2004 53 2250]

    [13]

    Taguchi T, Antonsen T M, Milchberg H M 2004 Phys. Rev. Lett. 92 205003

    [14]

    Sakabe S, Shimizu S, Hashida M, Sato F, Tsuyukushi T, Nishihara K, Okihara S, Kagawa T, Izawa Y, Imasaki K, Iida T 2004 Phys. Rev. A 69 023203

    [15]

    Peano F, Fonseca R A, Silva L O 2005 Phys. Rev. Lett. 94 033401

    [16]

    Du H C, Zhu P J, Sun S H, Liu Z Y, Li L, Ma L L, Hu B T 2009 Chin. Phys. B 18 2426

    [17]

    Ditmire T, Donnelly T, Rubenchik A M, Falcone R W, Perry M D 1996 Phys. Rev. A 53 3379

    [18]

    Parra E, Alexeev I, Fan J, Kim K Y, McNaught S J, Milchberg H M 2003 J. Opt. Soc. Am. B 20 118

    [19]

    Rose-Petruck C, Schafer K J, Wilson K R, Barty C P J 1997 Phys. Rev. A 55 1182

    [20]

    Eberly J H, Su Q, Javanainen J 1989 Phys. Rev. Lett. 62 881

    [21]

    Farges J, de Feraudy M F, Raoult B, Torchet G 1986 J. Chem. Phys. 84 3491

    [22]

    Hohenberger M, Symes D R, Madison K W, Sumeruk A, Dyer G, Edens A, Grigsby W, Hays G, Teichmann M, Ditmire T 2005 Phys. Rev. Lett. 95 195003

    [23]

    Li H Y, Liu J S, Wang C, Ni G Q, Li R X, Xu Z Z 2008 Chin. Phys. B 17 1237

    [24]

    Ammosov M V, Delone N B, Krainov V P 1986 Sov. Phys. JETP 64 1191

    [25]

    Augst S, Meyerhofer D D, Strickland D, Chint S L 1991 J. Opt. Soc. Am. B 8 858

    [26]

    Last I, Jortner J 2006 Phys. Rev. Lett. 97 173401

    [27]

    Ditmire T 1998 Phys. Rev. A 57 R4094

    [28]

    Last I, Jortner J 2000 Phys. Rev. A 62 013201

    [29]

    Ishikawa K, Blenski T 2000 Phys. Rev. A 62 063204

  • [1]

    Ditmire T, Smith R A, Tisch J W G, Hutchinson M H R 1997 Phys. Rev. Lett. 78 3121

    [2]

    Taguchi T, Antonsen T M, Milchberg H M 2004 Phys. Rev. Lett. 92 205003

    [3]

    Ditmire T, Donnelly T, Falcone R W, Perry M D 1995 Phys. Rev. Lett. 75 3122

    [4]

    Deiss C, Rohringer N, Burgdrfer J, Lamour E, Prigent C, Rozet J P, Vernhet D 2006 Phys. Rev. Lett. 96 013203

    [5]

    Ditmire T, Zweiback J, Yanovsky V P, Cowan T E, Hays G, Wharton K B 1999 Nature 398 489

    [6]

    Zweiback J, Cowan T E, Hartley J H, Howell R, Wharton K B, Crane J K, Yanovsky V P, Hays G, Smith R A, Ditmire T 2002 Phys. Plasmas 9 3108

    [7]

    Madison K W, Patel P K, Price D, Edens A, Allen M, Cowan T E, Zweiback J 2004 Phys. Plasmas 11 270

    [8]

    Last I, Jortner J 2002 J. Phys. Chem. A 106 10877

    [9]

    Lu H Y, Wang C, Chen G L, Kim C J, Liu J S, Ni G Q, Li R X, Xu Z Z 2009 Chin. Phys. B 18 537

    [10]

    Jortner J, Last I 2002 Chem. Phys. Chem. 3 845

    [11]

    Last I, Jortner J 2004 J. Chem. Phys. 120 1336

    [12]

    An W K, Qiu X J, Zhu Z Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 2250 (in Chinese)[安伟科、邱锡钧、朱志远 2004 53 2250]

    [13]

    Taguchi T, Antonsen T M, Milchberg H M 2004 Phys. Rev. Lett. 92 205003

    [14]

    Sakabe S, Shimizu S, Hashida M, Sato F, Tsuyukushi T, Nishihara K, Okihara S, Kagawa T, Izawa Y, Imasaki K, Iida T 2004 Phys. Rev. A 69 023203

    [15]

    Peano F, Fonseca R A, Silva L O 2005 Phys. Rev. Lett. 94 033401

    [16]

    Du H C, Zhu P J, Sun S H, Liu Z Y, Li L, Ma L L, Hu B T 2009 Chin. Phys. B 18 2426

    [17]

    Ditmire T, Donnelly T, Rubenchik A M, Falcone R W, Perry M D 1996 Phys. Rev. A 53 3379

    [18]

    Parra E, Alexeev I, Fan J, Kim K Y, McNaught S J, Milchberg H M 2003 J. Opt. Soc. Am. B 20 118

    [19]

    Rose-Petruck C, Schafer K J, Wilson K R, Barty C P J 1997 Phys. Rev. A 55 1182

    [20]

    Eberly J H, Su Q, Javanainen J 1989 Phys. Rev. Lett. 62 881

    [21]

    Farges J, de Feraudy M F, Raoult B, Torchet G 1986 J. Chem. Phys. 84 3491

    [22]

    Hohenberger M, Symes D R, Madison K W, Sumeruk A, Dyer G, Edens A, Grigsby W, Hays G, Teichmann M, Ditmire T 2005 Phys. Rev. Lett. 95 195003

    [23]

    Li H Y, Liu J S, Wang C, Ni G Q, Li R X, Xu Z Z 2008 Chin. Phys. B 17 1237

    [24]

    Ammosov M V, Delone N B, Krainov V P 1986 Sov. Phys. JETP 64 1191

    [25]

    Augst S, Meyerhofer D D, Strickland D, Chint S L 1991 J. Opt. Soc. Am. B 8 858

    [26]

    Last I, Jortner J 2006 Phys. Rev. Lett. 97 173401

    [27]

    Ditmire T 1998 Phys. Rev. A 57 R4094

    [28]

    Last I, Jortner J 2000 Phys. Rev. A 62 013201

    [29]

    Ishikawa K, Blenski T 2000 Phys. Rev. A 62 063204

  • [1] 白春江, 崔万照, 余金清. 超短超强激光脉冲辐照超薄碳膜电离状态研究.  , 2016, 65(11): 113201. doi: 10.7498/aps.65.113201
    [2] 张春艳, 刘显明. 氢团簇在飞秒强激光场中的动力学行为.  , 2015, 64(16): 163601. doi: 10.7498/aps.64.163601
    [3] 赵无垛, 王卫国, 李海洋. 中等光强纳秒激光电离苯团簇产生多价碳离子的数值模拟和实验研究.  , 2014, 63(10): 103602. doi: 10.7498/aps.63.103602
    [4] 单晓斌, 赵玉杰, 孔蕊弘, 王思胜, 盛六四, 黄明强, 王振亚. ArCO团簇光电离的实验和理论研究.  , 2013, 62(5): 053602. doi: 10.7498/aps.62.053602
    [5] 张春艳, 赵清, 傅立斌, 刘杰. 飞秒强激光场中氢原子团簇的各向异性膨胀.  , 2012, 61(14): 143601. doi: 10.7498/aps.61.143601
    [6] 张娜珍, 仓怀文, 王卫国, 苗书一, 金峰, 吴庆浩, 花磊, 李海洋. 乙醚团簇在纳秒激光场中的多价电离及其电子能量分布的研究.  , 2009, 58(7): 4556-4562. doi: 10.7498/aps.58.4556
    [7] 王 艳, 张树东, 朱湘君, 孔祥和. 乙醚团簇的激光电离质谱及从头计算.  , 2007, 56(8): 4491-4496. doi: 10.7498/aps.56.4491
    [8] 王思胜, 孔蕊弘, 田振玉, 单晓斌, 张允武, 盛六四, 王振亚, 郝立庆, 周士康. Ar?NO团簇的同步辐射光电离研究.  , 2006, 55(7): 3433-3437. doi: 10.7498/aps.55.3433
    [9] 唐荣荣. 超短超强脉冲激光产生的电离通道的存活性态分析.  , 2006, 55(2): 494-498. doi: 10.7498/aps.55.494
    [10] 肖 雪, 李海洋, 罗晓琳, 牛冬梅, 温丽华, 王 宾, 梁 峰, 侯可勇, 董 璨, 邵士勇. 纳秒强激光中丙酮团簇增强的多价电离现象.  , 2006, 55(2): 661-666. doi: 10.7498/aps.55.661
    [11] 石春花, 邱锡钧, 安伟科, 李儒新. μ-子催化核聚变中强脉冲激光对介原子μ3He的电离.  , 2005, 54(9): 4087-4091. doi: 10.7498/aps.54.4087
    [12] 李邵辉, 王 成, 刘建胜, 王向欣, 李儒新, 倪国权, 徐至展. 飞秒强激光场中大尺寸氩团簇爆炸机理的实验研究.  , 2005, 54(2): 636-641. doi: 10.7498/aps.54.636
    [13] 毛华平, 杨兰蓉, 王红艳, 朱正和, 唐永建. 钇小团簇的结构和电离势的计算.  , 2005, 54(11): 5126-5129. doi: 10.7498/aps.54.5126
    [14] 王晓峰, 贾天卿, 徐至展. 周期量级超短激光脉冲作用下导带电子的光吸收与碰撞电离.  , 2005, 54(7): 3451-3456. doi: 10.7498/aps.54.3451
    [15] 肖 雪, 李海洋, 罗晓琳, 牛冬梅, 温丽华, 王 宾, 梁 峰, 侯可勇, 张娜珍. CS2团簇增强的激光多价电离现象的质谱研究.  , 2005, 54(11): 5098-5103. doi: 10.7498/aps.54.5098
    [16] 罗晓琳, 孔祥蕾, 牛冬梅, 渠洪波, 李海洋. 团簇增强的纳秒激光电离产生Xez+(z≤20)高价离子.  , 2005, 54(2): 606-611. doi: 10.7498/aps.54.606
    [17] 鲁 欣, 奚婷婷, 李英竣, 张 杰. 超短超强脉冲激光在空气中产生的电离通道的寿命研究.  , 2004, 53(10): 3404-3408. doi: 10.7498/aps.53.3404
    [18] 刘建胜, 李儒新, 朱频频, 徐至展, 刘晶儒. 大尺寸团簇在超短超强激光场中的动力学行为.  , 2001, 50(6): 1121-1127. doi: 10.7498/aps.50.1121
    [19] 何绍堂, 淳于书泰, 沈华忠, 尤永碌, 张启仁, 杜风英, 顾元元, 杨上金, 黄文忠, 蔡玉琴, 孔令华, 谷渝秋, 孙永良, 何安, 刘素萍. 双爆炸膜内壳层光电离X射线激光实验研究.  , 1993, 42(12): 1933-1937. doi: 10.7498/aps.42.1933
    [20] 陈荣清, 徐至展, 孙岚, 姚关华, 张文琦, 李萍. 激光方脉冲作用下强场自电离过程.  , 1991, 40(10): 1584-1589. doi: 10.7498/aps.40.1584
计量
  • 文章访问数:  8463
  • PDF下载量:  834
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-09-20
  • 修回日期:  2010-03-28
  • 刊出日期:  2010-11-15

/

返回文章
返回
Baidu
map