レーザー誘起電子散乱による超高速分子イメージング

使用激光诱导电子散射的超快分子成像

基本信息

批准号：
15F15316
负责人：
板谷治郎
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15316/
关键词：
アト秒科学高強度レーザー光電子散乱

项目摘要

強レーザー場中で原子がトンネルイオン化する際に、放出された電子は光電場で加速される。レーザー光が直線偏光の場合、イオン化の約１／４周期後に光電場が反転し、その結果、加速された電子は発生源である原子に衝突し、散乱する。この現象は「レーザー誘起電子散乱」と呼ばれ、散乱源の電子構造を測定する手法として期待されている。しかし、マルチサイクルのフェムト秒レーザーパルスを用いた場合、包絡線強度の異なる時刻での散乱が複数回発生し、その結果、衝突エネルギーの異なる散乱現象が多数重なり合ってしまうという問題があった。本研究では、赤外域でキャリアエンベロープ位相（carrier envelope phase; CE位相）が制御された高強度極短レーザーパルス（中心波長1600 nm, パルス幅10 fs, 繰り返し1 kHz）を希ガス原子（Ar, Kr, Xe）に集光し、発生する光電子スペクトルを測定した。光電子スペクトルには「ハーフサイクルカットオフ」と呼ばれるCE位相に敏感なスペクトル構造が現れるため、一回のトンネルイオン化に対応する光電子散乱のみをエネルギー的に分離することが出来る。さらに、ハーフサイクルカットオフ構造の最大エネルギー部分では二つの電子軌道が縮退するため、光パルス中で完全に一回しか起こらない光電子散乱の信号を切り出すことが出来る。このことを利用して、CE位相を操作することによって電子の衝突エネルギーを制御する手法「CE位相マッピング法(carrier-envelope phase mapping)」を提案し、実証した。特にXe原子のレーザー誘起電子散乱において、微分散乱断面積を実験的に求めた。この結果は、現時点で最も厳密な散乱モデルで計算される微分散乱断面積と定量的によく一致したことから、本手法の妥当性が明確に示された。

当原子隧道在强激光场中电离时，光电场会加速发射的电子。当激光光线线性极化时，光电场在电离大约四分之一后会倒，从而导致与源原子散射的加速电子碰撞。该现象称为“激光诱导的电子散射”，预计将是测量散射源的电子结构的一种技术。但是，当使用多周期飞秒激光脉冲时，散射在有时以不同的包膜强度发生多次，从而导致一个问题，即具有不同碰撞能量重叠的多个散射现象。在这项研究中，将红外线的高强度超短激光脉冲（中心波长：1600 nm，脉冲宽度：10 fs，重复1 kHz）具有控制红外区域的受控载体信封相，将其集中在稀有气体原子（AR，KR，KR，XE）上，并测量了生成的光电极光谱。光电子光谱显示了对CE相敏感的光谱结构，称为“半周期截止”，因此只有与单个隧道电离相对应的光电散射可以通过能量分离。此外，由于两个电子轨道在半循环截止结构的最大能量部分下退化，因此可以将光电散射的信号完全切成光脉冲中仅一次。使用此过程，我们提出并证明了方法“ CE相位映射”，该方法通过操纵CE阶段来控制电子的碰撞能量。特别是，在激光诱导的Xe原子的电子散射中，通过实验确定细胞分散障碍横截面区域。结果定量地与当前使用最严格的散射模型计算的微分散横截面区域一致，并清楚地证明了该方法的有效性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

モスクワ物理技術研究所(ロシア連邦)

莫斯科物理技术学院（俄罗斯联邦）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Carrier-envelope phase mapping in laser-induced electron diffraction

激光诱导电子衍射中的载流子包络相位映射

DOI：
10.1103/physreva.94.033417
发表时间：
2016
期刊：
Phys. Rev. A
影响因子：
0
作者：
Henning Geiseler;Nobuhisa Ishii;Keisuke Kaneshima;Florian Geier;Teruto Kanai;Oleg I. Tolstikhin;Toru Morishita;and Jiro Itatani
通讯作者：
and Jiro Itatani

Carrier-Envelppe Phase Mapping of Laser-Induced Electron Scattering

激光诱导电子散射的载流子包络相位映射