He原子非序列双电离的数值拟合

摘要

He原子强场非序列双电离（NSDI）中的He2+产出率随光强变化的“膝”状结构，以及He2+动量分布在较强光强下出现的“双峰”结构使得人们逐步认识到强场非序列双电离过程中电子的关联特性。基于重散射理论的半经典模型和量子重散射（QRS）模型很好地反映了非序列双电离过程的物理内涵。
　　根据经典重散射理论，在激光场中离解的电子在随后的四分之三周期内由于电场改变方向被拉回原点并与母离子发生碰撞。当返回电子的能量足够高时会把母离子中的束缚电子电离出去，该过程叫做（e,2e）；或将束缚电子碰撞到激发态，随后处于激发态的电子在电场中隧穿电离，该过程叫做NSEI。（e,2e）和NSEI均导致一价母离子由于激光诱导的返回电子的碰撞的再次电离，即非序列双电离。只有当返回电子的最大能量高于母离子的最小激发能时才能发生NSDI。该能量所对应的光强叫做阈值光强。氦原子是能够发生NSDI的最简单原子，具有重要的研究价值。
　　本文利用半经典模型和QRS模型计算波长为800nm、峰值强度为2.9×1014、3.8×1014和6.6×1014W/cm2激光脉冲下氦原子NSDI的关联电子动量谱和二价母离子沿激光极化方向的动量分布，并与实验测量结果进行比较。我们发现，半经典模型没有出现所谓的阈值光强，这与实验测量相符，但大大低估了激发隧穿电离对NSDI的贡献，因此所得到的二价离子动量分布在动量为零时远低于实验测量结果；另一方面，由于QRS模型利用量子散射理论分别计算电子碰撞激发和电子碰撞电离靶离子的散射截面，能够得到准确的NSEI和（e,2e）比值，因此计算所得的二价离子动量分布与实验符合较好。然而，QRS模型存在阈值光强，需要加以修正才能正确描述较低光强下的NSDI。