[发明专利]一种探测里德堡原子光电离显微成像的方法

权利要求书

1.一种探测里德堡原子光电离显微成像的方法，其特征在于：该方法利用含时的半经典理论方法，结合振荡电场调控电子的经典运动轨迹，通过半经典方法构造体系的波函数，进而对探测平面上光电离显微成像的干涉图样进行观测，具体包括如下步骤：

S1、用一束激光照射氢原子，将电子从基态跃迁到高激发态，实现光电离过程；

S2、施加外部的振荡电场，写出光电离电子在振荡电场和库仑场中的哈密顿量H，将哈密顿量进行标度变换，得到标度变换以后的哈密顿量，为了求解哈密顿正则方程，需要消除方程在原点的奇异性，引入抛物线坐标(u，v)及其共轭动量，同时定义一个新的时间变量的定标时间变量，从而得到实际的哈密顿量h；

S3、假设电离电子以出射角θ_i从原点发射，通过数值求解含时的哈密顿正则方程，编写相应的计算程序，数值模拟光电离电子在振荡电场和库仑场中的电子轨迹，并且寻找到所有从原点出发，到达探测平面上一点的电子轨迹；

S4、利用含时的半经典理论构造电子在振荡电场中的波函数，写出第j条轨迹对应的电子波函数ψ_j(ρ,z₀)，探测器平面上的任一给定点的波函数是到达该点的所有电子波函数的求和为了修正由于半经典近似的失败而产生的相位，引入Maslov指数λ_j；

S5、根据S4给出的电子的波函数，进一步推导出探测平面上一点的电子出现的几率密度，给出电子几率密度ψ_j(ρ,z₀)的计算公式；

S6、将探测平面固定在距离原点为4.8um处，寻找到在给定的电子的标度能量和振荡频率下，到达探测平面上的一点的所有的电子轨迹，画出满足条件的ρ-θ曲线，通过编程计算出电子几率密度分布，给出光电离显微成像的三维干涉图样；

S7、改变振荡电场的频率，观察光电离显微干涉图样的变化，给出电子几率密度的分布规律；

S8、改变里德堡原子的标度能量，观察光电离显微干涉图样的变化，探寻电子几率密度的分布规律，寻找到清晰的干涉图样所满足的条件；

S9、固定里德堡原子的标度能量和振动电场的频率，改变探测平面的位置，使得探测平面距离原点的距离为2.4mm,在宏观尺度上得到清晰的光电离显微成像图样。

2.根据权利要求1所述的探测里德堡原子光电离显微成像的方法，其特征在于：所述S1中，里德堡原子选取较为简单的氢原子，外加的电场为正弦振荡电场。

3.根据权利要求1所述的探测里德堡原子光电离显微成像的方法，其特征在于：所述S2中，光电离电子同时受到库仑力和振荡电场力的作用，振荡电场的强度要求很强，从而将电子返回到探测平面上。

4.根据权利要求1所述的探测里德堡原子光电离显微成像的方法，其特征在于：所述S4中，为了模拟电子在库仑场和振荡电场中的运动轨迹，必须编写相应的计算程序，寻找到从原子出发，到达探测平面上一点的所有光电离电子的运动轨迹。

5.根据权利要求1所述的探测里德堡原子光电离显微成像的方法，其特征在于：所述S5中，里德堡原子的标度能量的变化范围为：-1.0＜ε＜-0.01；振荡电场的强度为：F＝10v/cm,振荡电场的频率变化范围为：0.01π＜ω＜0.09π。

6.根据权利要求1所述的探测里德堡原子光电离显微成像的方法，其特征在于：所述S6中，探测平面距离原子的距离变化范围为：4.8μm＜z₀＜2.4mm。