Magyar kutatók együttműködése a lézergerjesztéses fotoelektron-spektroszkópia hazai megvalósítására

Az atomok és molekulák ionizációjakor egy vagy több elektront eltávolítunk az atomban lévő elektronok közül. Ez történik, amikor egy atomot/molekulát töltött részecskékkel (proton, elektron, nehézion stb.) vagy fotonokkal bombázunk. A fotoionizáció során keletkezett elektronok szögeloszlása részletes információt ad az ionizációs folyamatról és az elektronok közötti korreláció dinamikájáról. Ennek jó példája a direkt és indirekt ionizációs folyamatok közötti interferencia, amely nagymértékben megváltoztatja az elektronok szögeloszlását.

Az elektronok energiáját és szögeloszlását elektronspektrométerrel lehet meghatározni. A debreceni Atommagkutató Intézetben kifejlesztettek egy speciális, nagy energiafeloldású spektrométert, amellyel 24 szögnél egyidejűleg lehet meghatározni az elektronok szögeloszlását. Ezzel a berendezéssel az elmúlt 20 évben több jelentős mérést végeztek a lundi Max-II, a hamburgi Doris III, valamint a berlini BESSY II szinkrotronoknál.

Az Atomkiban kifejlesztett speciális, nagy energiafeloldású elektronspektrométer Forrás: MTA Atomki

A nagyenergiájú fotonokkal (röntgenfotonokkal) történő vizsgálatokkal szemben a lézerfotonok kis energiája miatt az atomok/molekulák ionizációja csak több foton elnyelése esetén történhet meg, ezért fontos a különböző sokfotonos ionizációs csatornák közötti kölcsönhatások vizsgálata, a mért és számolt adatok közötti eltérések magyarázata. További cél a fotoelektronok aszimmetriája és a lézerimpulzus hossza közötti kapcsolat kimutatása és megértése ultrarövid lézerimpulzusok esetében.

A debreceni MTA Atommagkutató Intézet (Atomki) Ricz Sándor vezetésével és a budapesti MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Dombi Péter vezette Lendület csoportjának együttműködésében az Atomki elektronspektrométerét telepítették a budapesti femtoszekundumos lézernyalábra.

Először sikerült lézernyalábbal gerjesztett, nagy energiafeloldású fotoelektron-spektrumok szögeloszlását meghatározni. A méréseknél 800 nm hullámhosszú, femtoszekundumos lézernyalábot használtak a Xe atomok bombázására.

Xenonatomok 800 nm hullámhosszú, femtoszekundumos lézernyalábbal történő bombázásával nyert elektronspektrum (15ω 15 db fotonnal történő ionizációt jelent) Forrás: MTA Atomki

Az új tudományos eredmények mellett a vizsgálatok a szegedi ELI lézerein történő mérések előkészítését is szolgálják.