H2+ lazer iyonizasyonunun deneysel dizaynı

Abstract

Son yıllarda, atomsal reaksiyonlar nötr parçacıklardan oluşan gaz jet hedeflerkullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elektron davranışlarının zamana bağımlılığını hakkındabilgi elde edebilmek için, ileri kısa lazer pulslu pompa-irdeleme (pump-probe)deneylerinin en elverişli bir araç olduğu kanıtlanmıştır.Nötr gaz hedeflerinden ortaya çıkan elektron ve iyonların vektörel momentumlarınınölçülmesinden sonra, iyonik hedeflerin araştırılması mümkün olan yeni bir adımdır.İyon hedefleri üzerine lazer şiddetli alan iyonizasyonların araştırılması için yeni birdeneysel kurulum gerçekleştirdik. Kurulan deneysel sistem Frankfurt 2.5 MeV van deGraff hızlandırıcısından bir iyon demeti ve şu anki en gelişmiş femto-saniye lazersisteminden oluşmaktadır. Bu deneysel kurulum bir iyon ve bir lazer ışını arasındakiçakıştırma deney düzeneğidir. Bu deneyin amacı lazer alanı etkisiyle iyonlardan ortayaçıkan elektronların momentum dağılımının ölçülmesi amaçlanmaktadır.Deneysel kurulum 4? yüksek çözünürlüklü elektron-iyon çakıştırma ölçümleriyapabilmektedir. 10-10 mbar basınç altında artık gaz atomlarının yoğunluğu 2 x 106parçacık/cm3 buna karşın bizim kullandığımız hızlandırıcıdan elde iyonların yoğunluğubu basınç altında 5 x 4 104 iyon/cm3`dür. Bu ? yoğunluk problemi? nedeniyle lazer,iyonlara göre artık gaz atomlarından daha fazla elektron sökecektir. Lazer-iyonreaksiyonundan kaynaklanan elektronların, iyon demeti yönünde 6 x 106 m/s ilk hızasahip olması beklenir. Burada, lazer-artık gaz atomlarının etkileşmesinden kaynaklananelektronlar sadece termal hız büyüklüğüne sahiptir. Spektrometre bu amaçla sadece ilkhıza sahip elektronların detektöre ulaşacak biçimde kullanılması için tasarlanmıştır.

In the last years numerous experiments were performed in which atomic reactions wereanalyzed by using a gas jet to form a target consisting of neutral particles. In order to getinformation about the time dependent behavior of the electrons, pump-probeexperiments with ultra short laser pulses have proved to be an appropriate tool.After measuring the vector momenta of several ions and electrons resulting from neutralgas targets, investigating ionic targets is a possible next step. To investigate laserinduced strong field ionization processes on ionic targets we adapt an experimentalsetup. Our experimental setup is consisting of an ion beam from the Frankfurt 2.5 MeVvan de Graaff Accelerator and a state of the art femtosecond TiSa laser. The setup is acrossed beam experiment between an ion and a laser beam. The aim of this experimentis measuring the momentum distribution of the electrons released from the ions by theThe setup allows us 4? high resolution electron-ion-coincidence measurements. Thedensity of the residual gas atoms at a pressure of 10-10 mbar is 2 x 106 particles /cm3,whereas we can achieve only a density of about 5 x 4 104 ions /cm3 with our accelerator.Due to this -density problem?, the laser will produce a good deal more electrons fromthe residual gas than from the ions. Fortunately the electrons originating from laser-ionreactions have an offset velocity of 6. 106 m/s in direction of the ion beam where theelectrons that originate from laser residual gas atom interactions only have a thermalvelocity. The spectrometer is designed in a way that enables only the electrons havingthis offset velocity to reach the detector.