Qo’lyozma huquqida udk: 535. 338

1.3 Atomlarni bosqichli uyg‘otish va ionlashtirish usullari.

Atomlarni bosqichma-bosqich selektiv uyg‘otishning eng sodda yo‘li bu ikki bosqichli uyg‘otish. Bunda chastotali lazer yordamida atomlar oraliq holatga o‘yg‘otiladi va so‘ngi chastotali lazer bilan uyg‘ongan atomlar ionlashtiriladi. (1.3-rasm, a)

Ionlashtirish potensiali yuqori bo‘lgan atomlarda uch bosqichli usul qullaniladi. Bunda va energiyali lazer nurlari yordamida yuqori kvant sathlarga o‘yg‘otiladi va energiyali lazer nuri bilan faqat uyg‘ongan atomlar ionlashtiriladi. (1.3-rasm,b).


1.3-rasm. Atomlarni bosqichli uyg‘otish usullari.
a- ikki bosqichli, b- uch bosqichli.
Ushbu ikki usulning asosiy kamchiligi o‘yg‘otish va ionlashtirish jarayonlari kundalang kesma yuzasining kichikligi. Ushbu kamchiliklarni kamaytirish maqsadida o‘yg‘otishning oxirgi bosqichida ionlashtirish uchun infraqizil(IQ) lazer nurlarini yoki qisqa elektrik impulslarni qullash yaxshi natija beradi.
Bunda o‘zaro ta’sir jarayoni norezonans xarakteridan – rezonans xarakterga o‘tadi.

1.4- rasm. Uyg‘ongan atomlarni ionlashtirish usullari.

Uyg‘otilgan atomlarni ionlashtirishning bir-biridan farq qiladigan uchta yo‘li mavjud:

1). Uyg‘ongan atomlarni qo‘shimcha lazer nuri yordamida to‘g‘ridan-to‘g‘ri kontinuumga ionlashtirish.(1.4 a-rasm).
2). Uyg‘ongan atomlarni etarlicha tor spektral kenglikka ega bo‘lgan avtoionizatsion holatlar(AH) orqali ionlashtirish. (1.4 b -rasm).
3). Atomlarni ionlanish chegarasiga yaqin joylashgan ridberg holatlaridan qisqa impulsli elektr maydoni ta’sirida ionlashtirish.(1.4 c –rasm.)
Ushbu usullar bir-biridan kundalang kesma yuzasining katta yoki kichikligi bilan farq qiladi.
Birinchi usulda o‘yg‘otish norezonans xarakterga ega bo‘lganligi uchun kvant o‘tishlarning effektivligi yoki kundalang kesma yuzasi ga teng.
Ikkinchi usulda fotoionizatsion jarayonning effektivligi avtoionizatsion sathning spektral kengligiga bog‘liq bo‘lib, teng.
Uchinchi usulda jarayonning effektivligi oxirgi ridberg sathlarining spektral kengligi va ossillyator kuchlari bilan bog‘liq. Odatda bu qiymat atrofida bo‘ladi.
Endi har bir usullarni alohida ko‘rib chiqamiz.
1). Ko‘pchilik atomlar uchun fotoionizatsiya jarayonining kundalang kesma yuzasi ( ) asosiy holat uchun o‘lchangan, lekin uyg‘ongan oraliq sathlardan bu kattalik o‘lchangan emas. Shu sababli uyg‘ongan sathlardan ni o‘lchaganda oraliq sathning to‘yinish darajasi kuchsiz yoki kuchli bo‘lgan ikki holat mavjud:
Uyg‘otish tezligi yuqori bo‘lgan holda ( ) kvant o‘tishlarda to‘yinish yuz beradi. U holda (4.59) formulaga asosan ionlar zichligi quyidagi cha aniqlanadi.
(1.18)
(1.19)dan ko‘rinadiki, ionlashtirishning ko‘ndalang kesma yuzasi ni aniqlash uchun ionlar soni va ionlashtiruvchi nurning energiya zichligini bilish kerak. Ionlashtirish tezligi yuqori bo‘lgan holda ( ) ionlashtirish jarayonida to‘yinish yuz beradi. Bunda (1.14) formulaga muvofik hosil bo‘lgan ionlar zichligining ionlashtirish tezligiga bog‘lanishini ikkita chegaraviy holatda qarash mumkin.
1.O‘yg‘otuvchi nurning kuchsiz to‘yinish mavjud bo‘lganda ( ) fotoionizatsiyalashning ikki holati bo‘lishi mumkin:
A) ( ) bo‘lganda hosil bo‘lgan ionlar soni:
(1.19)
B) ( ) bo‘lganda, ionlar soni
(1.20)
Agar o‘yg‘otuvchi lazer nurlari tomonidan kvant o‘tishlarni energetik to‘yinishlariga erishilsa, unda ionlanish tezligiga bog‘liq bo‘lmaydi. U holda (1.19) va (1.20) qo‘ydagicha aniqlanadi.
(1.21)
2. Uyg‘otuvchi lazer nurining kuchli to‘yinishi mavjud bo‘lganda ( ), (1.14) formuladan:
qachonki (1.22)
qachonki (1.23)
(1.22) va (1.23) to‘g‘ri chiziqlarning kesishgan nuqtasi (1.21) bilan aniqlanadi va u 1.5-rasmdagi grafikda ko‘rsatilgan.