[发明专利]单脉冲电离极短时间自测量方案

说明书

本发明公开了一种单脉冲电离极短时间自测量方案。本发明利用大功率激光器控制单色场的载波包络相位的大小来得到多光子电离的不同电子动量谱，然后将电子能量由低到高排列，相同能量的电子在一起产生干涉，再单独分离出每一阶的ATI，对ATI单独进行拟合从而获得拟合函数的相位，将相位转换成以阿秒为单位的时间量，测量到了单脉冲电离极短时间。将该技术应用到原子、分子、纳米结构以及固体表面上就能够探测一些超快过程的极短时间。另外还能研究原子分子或者凝聚态物质中的电子的动力学行为的极短时间。

技术领域

本发明涉及的是测量时间延迟的一种方法，具体涉及一种单脉冲电离极短时间自测量方案。

背景技术

自然界中存在许多超快过程，例如：在实验中的时间范围内追寻电子的轨迹、在化学反应过程中观测化学键的形成和断裂，或者是观测电子如何从原子或分子中电离出去等等。若要研究原子分子或者凝聚态物质中的电子的动力学行为，就需要亚飞秒级别，甚至是阿秒时间精度的激光脉冲。但因为载波包络相位不容易控制，激光强度不确定，目前已经可以产生脉宽只有几个光学周期的红外激光脉冲以及百阿秒的极紫外激光脉冲(Extremeultraviolet,XUV)，而且通过极紫外激光脉冲产生的阿秒脉冲只能测量单光子电离化过程，且激光需要叠加多个频率。本设计在理论上，我们通过半经典统计方法，实现了利用单色场对多光子离子化过程中不同的光发射途径进行了分离，提供了能测量时间延迟的另一种方法。

综上所述，本发明设计了一种单脉冲电离极短时间自测量方案。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种单脉冲电离极短时间自测量方案，利用大功率激光器得到电子动量谱，从动量谱中提取到阿秒为单位的时间量，将该技术应用到原子、分子、纳米结构以及固体表面上就能够探测一些超快过程的极短时间。另外还能研究原子分子或者凝聚态物质中的电子的动力学行为的极短时间。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：单脉冲电离极短时间自测量装置，包括激光器、上端探测器、下端探测器和靶原子室，激光器右侧设置有盛放实验材料原子的靶原子室，激光器开启稳定之后，靶原子室通过喷嘴每次将单个原子喷射出来，左边的激光器打出一束超短激光脉冲，在激光脉冲的作用下，原子被电离成电子和离子，在装置中磁场的作用下，电子向上运动，离子向下运动，在经过一段距离之后到达上探测器和下探测器之间，探测器可以探测出电子到达时的速度Px和Pz，然后根据Px和Pz的大小做出电子动量谱。

所述的激光器的激光场激发出来的电场的形式为：E₀表示激光场强度，ω表示激光场的频率，表示激光场的载波包络相位。

单脉冲电离极短时间自测量方法：

1、若干个动量谱中的每一张动量谱都是由电子波包干涉形成的，每一个单个的电子最后都有一个通过探测器探测得到的能量，对相同的载波包络相位中的电子进行判断，将电子能量由低到高排列，相同能量的电子在一起产生干涉，最后对每一组载波包络相位的计算结果数据都进行这样的处理，就可以得到横轴表示电场载波包络相位，纵轴表示电子末能量的电子动量谱图；

2、再单独分离出每一阶的ATI和边带，对ATI和边带单独进行拟合。拟合的函数是一个正弦或者余弦的函数拟合的结果是可以获得拟合函数的相位将每一阶ATI或者边带的拟合相位转换成以阿秒为单位的时间量，将每一阶ATI或者边带的时间量作在同一张图中就可以得到时间延迟图，图中的横坐标表示电子的末能量，纵坐标表示延迟时间。

本发明的有益效果：利用大功率激光器得到电子动量谱，从动量谱中提取到阿秒为单位的时间量，将该技术应用到原子、分子、纳米结构以及固体表面上就能够探测一些超快过程的极短时间。另外还能研究原子分子或者凝聚态物质中的电子的动力学行为的极短时间。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；