Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния

Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния

Приводится описание новой двухступенчатой схемы лазерного возбуждения атомов цинка в ридберговские 4snf состояния. Представлена модификация лазерно-микроволнового спектрометра Радиоастрономического института НАН Украины, ориентированного на регистрацию ридберговских спектров атомов цинка. Наведено о...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Радиофизика и радиоастрономия
Дата:2014
Автори: Куценко, А.С., Погребняк, Н.Л., Дюбко, С.Ф.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Радіоастрономічний інститут НАН України 2014
Теми:
Радиоспектроскопия
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100372
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния / А.С. Куценко, Н.Л. Погребняк, С.Ф. Дюбко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2014. — Т. 19, № 4. — С. 358-363. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100372
record_format dspace
spelling Куценко, А.С.
Погребняк, Н.Л.
Дюбко, С.Ф.
2016-05-20T13:09:58Z
2016-05-20T13:09:58Z
2014
Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния / А.С. Куценко, Н.Л. Погребняк, С.Ф. Дюбко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2014. — Т. 19, № 4. — С. 358-363. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
1027-9636
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100372
539.1.078
Приводится описание новой двухступенчатой схемы лазерного возбуждения атомов цинка в ридберговские 4snf состояния. Представлена модификация лазерно-микроволнового спектрометра Радиоастрономического института НАН Украины, ориентированного на регистрацию ридберговских спектров атомов цинка.
Наведено опис нової двоступеневої схеми лазерного збудження атомів цинку в рідбергівські 4snf стани. Представлено модифікацію лазерно-мікрохвильового спектрометра Радіоастрономічного інститу НАН України, зорієнтованого на реєстрацію рідбергівських спектрів атомів цинку.
A new two-stage scheme of laser excitation of Zn atoms to the 4snf Rydberg states is presented. A modification of the laser-microwave spectrometer of the Institute of Radio Astronomy intended for recording of Rydberg spectra of Zn atoms is described.
Авторы выражают благодарность доктору Мак Адаму (K. B. MacAdam) за постоянный интерес к работе и ряд полезных советов в ходе ее выполнения.
ru
Радіоастрономічний інститут НАН України
Радиофизика и радиоастрономия
Радиоспектроскопия
Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния
Збудження атомів цинку в рідбергівські 4snf стани
Excitation of Zn Atoms to the 4snf Rydberg States
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния
spellingShingle Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния
Куценко, А.С.
Погребняк, Н.Л.
Дюбко, С.Ф.
Радиоспектроскопия
title_short Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния
title_full Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния
title_fullStr Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния
title_full_unstemmed Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния
title_sort возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния
author Куценко, А.С.
Погребняк, Н.Л.
Дюбко, С.Ф.
author_facet Куценко, А.С.
Погребняк, Н.Л.
Дюбко, С.Ф.
topic Радиоспектроскопия
topic_facet Радиоспектроскопия
publishDate 2014
language Russian
container_title Радиофизика и радиоастрономия
publisher Радіоастрономічний інститут НАН України
format Article
title_alt Збудження атомів цинку в рідбергівські 4snf стани
Excitation of Zn Atoms to the 4snf Rydberg States
description Приводится описание новой двухступенчатой схемы лазерного возбуждения атомов цинка в ридберговские 4snf состояния. Представлена модификация лазерно-микроволнового спектрометра Радиоастрономического института НАН Украины, ориентированного на регистрацию ридберговских спектров атомов цинка. Наведено опис нової двоступеневої схеми лазерного збудження атомів цинку в рідбергівські 4snf стани. Представлено модифікацію лазерно-мікрохвильового спектрометра Радіоастрономічного інститу НАН України, зорієнтованого на реєстрацію рідбергівських спектрів атомів цинку. A new two-stage scheme of laser excitation of Zn atoms to the 4snf Rydberg states is presented. A modification of the laser-microwave spectrometer of the Institute of Radio Astronomy intended for recording of Rydberg spectra of Zn atoms is described.
issn 1027-9636
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100372
citation_txt Возбуждение атомов цинка в ридберговские 4snf состояния / А.С. Куценко, Н.Л. Погребняк, С.Ф. Дюбко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2014. — Т. 19, № 4. — С. 358-363. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT kucenkoas vozbuždenieatomovcinkavridbergovskie4snfsostoâniâ
AT pogrebnâknl vozbuždenieatomovcinkavridbergovskie4snfsostoâniâ
AT dûbkosf vozbuždenieatomovcinkavridbergovskie4snfsostoâniâ
AT kucenkoas zbudžennâatomívcinkuvrídbergívsʹkí4snfstani
AT pogrebnâknl zbudžennâatomívcinkuvrídbergívsʹkí4snfstani
AT dûbkosf zbudžennâatomívcinkuvrídbergívsʹkí4snfstani
AT kucenkoas excitationofznatomstothe4snfrydbergstates
AT pogrebnâknl excitationofznatomstothe4snfrydbergstates
AT dûbkosf excitationofznatomstothe4snfrydbergstates
first_indexed 2025-11-25T22:42:42Z
last_indexed 2025-11-25T22:42:42Z
_version_ 1850569734608650240
fulltext ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 19, № 4, 2014358 Радиофизика и радиоастрономия. 2014, Т. 19, № 4, c. 358–363 ©  А.  С.  Куценко,  Н.  Л.  Погребняк,  С.  Ф.  Дюбко,  2014 ÐÀÄÈÎÑÏÅÊÒÐÎÑÊÎÏÈß А. С. КУЦЕНКО 1, Н. Л. ПОГРЕБНЯК 1, С. Ф. ДЮБКО 1,2 1 Радиоастрономический  институт  НАН  Украины,   ул. Краснознаменная, 4, г. Харьков, 61002, Украина   E-mail: a.kutsenko@rian.kharkov.ua 2 Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина,   пл. Свободы, 4, г. Харьков, 61022, Украина ÂÎÇÁÓÆÄÅÍÈÅ ÀÒÎÌΠÖÈÍÊÀ  ÐÈÄÁÅÐÃÎÂÑÊÈÅ 4snf ÑÎÑÒÎßÍÈß Приводится  описание  новой  двухступенчатой  схемы  лазерного  возбуждения  атомов  цинка  в  ридберговские  4snf состояния. Представлена модификация лазерно-микроволнового спектрометра Радиоастрономического института НАН Украины, ориентированного на регистрацию ридберговских спектров атомов цинка. Ключевые слова: ридберговский атом, цинк, лазерное возбуждение, спектрометр УДК 539.1.078 1. Ââåäåíèå Цинк  является  важным  элементом  для  иссле- дований  в  области  астрофизики  и  космологии. Спектральные  линии  цинка  наблюдаются  как в излучении Солнца [1], так и в излучении других звезд [2]. Соотношения распространенностей Zn и Fe или Zn и Cu позволяют сделать вывод о сте- пени металличности звезды и истории ее форми- рования [3], а также о химическом составе холод- ных метеоритов. Соотношение Zn/Cr может дать информацию о концентрации космической пыли в межзвездном пространстве [3]. Мы продолжаем серию экспериментов по ис- следованию  ридберговских  спектров  атомов с двумя валентными электронами, начало кото- рого было положено в ряде работ по спектроско- пии  атома  магния  [4,  5].  В  этой  статье  приво- дится  описание  эксперимента  по  возбуждению ридберговских 4snf состояний атома цинка. Цинк входит в группу IIB периодической таблицы Мен- делеева, имеет два валентных s-электрона на пос- ледней орбитали, поэтому в спектре проявляют- ся  как  синглетные,  так  и  триплетные  термы. Сложность возбуждения ридберговских состояний цинка  объясняется  тем,  что  он  имеет  высокий потенциал ионизации, равный  175769.33 см  [6]. Первый  возбужденный  синглетный  уровень 1 14 4s p P  лежит на  146745.4 см  выше основного состояния  21 04 ,s S   поэтому  для  его  лазерного возбуждения  необходимо  излучение  в  ультра- фиолетовом диапазоне с длиной волны 213 нм, что в наших условиях трудно реализуемо прак- тически.  Основная  масса  работ  по  спектроско- пии цинка посвящена исследованию триплетных термов.  LS-связь  в  цинке  начинает  нарушать- ся [7], поэтому триплетные состояния легко засе- ляются. Триплетный уровень  34 4s p P  лежит на 132501.399 см  выше основного состояния, для его возбуждения необходимо лазерное излучение с  длиной  волны  307.6 нм  [3].  Триплетные  сос- тояния исследовались методами лазерной спек- троскопии  в  работах  [8–10],  уровень  3 14 4s p P использовался как промежуточный. Энергии син- глетных  1 14snp P  термов до значений  66n   впер- вые были определены в работе Брауна [7] мето- дом классической абсорбционной спектроскопии. В работе [11] были записаны ридберговские се- рии  1 04sns S   ( 14 31),n     1 24snd D   ( 12 35),n   1,34 Jsnf F   ( 8 26)n     и  3 0,1,24snp P   ( 10 40).n   Синглетные термы возбуждались по двухступен- чатой схеме. На первой ступени вследствие двух- фотонного перехода заселялся уровень  1 04 5 ,s s S после  чего  происходили  радиационные  перехо- ды на нижний уровень  1 14 4 .s p P  С этого уровня атомы  переводились  в  ридберговские  1 04sns S ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 19, № 4, 2014 359 Возбуждение атомов цинка в ридберговские  4snf состояния и  1 24snd D  состояния излучением второго лазера. Ридберговская серия  1,34 Jsnf F  возбуждалась при двухфотонных  переходах  с  уровня  1 14 4 .s p P В работе впервые измерен спектр  1,34 Jsnf F  тер- мов до значений  26.n  Конечной  целью  нашего  эксперимента  явля- ются  измерение  частот  переходов  между  рид- берговскими  состояниями  атома  цинка  в  мил- лиметровом  диапазоне  длин  волн  и  вычисле- ние  констант  для  расчета  квантового  дефекта. Нам  не  удалось  найти  информацию  о  том,  что такие измерения когда-либо проводились. Прак- тическая возможность наблюдать спектр в мил- лиметровом диапазоне длин волн появляется при выполнении  трех  условий:  первое  –  получение атомного пучка с достаточной для эксперимен- тов концентрацией атомов; второе – селективное возбуждение атомов в пучке в заданные ридбер- говские  состояния;  третье  –  получение  четко выраженной пороговой зависимости тока вторич- но-элекронного умножителя (ВЭУ) от напряжен- ности ионизирующего поля для реализации се- лекции возбужденных атомов. В предстваленной статье мы приводим резуль- таты адаптации важнейших узлов спектрометра для  исследования  атомов  Zn,  описываем  схему селективного лазерного возбуждения атомов цин- ка в ридберговские  1,34 Jsnf F  состояния и пока- зываем, что все три выше приведенных условия выполняются. 2. Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà В работе использовался спектрометр, описанный ранее в [4]. Для проведения эксперимента по на- блюдению  ридберговского  спектра  атома цинка были  модифицированы  система  лазерного  воз- буждения и система регистрации, а также источ- ник атомного пучка, что подробно описано ниже. Ридберговские состояния возбуждались по двух- ступенчатой схеме: 1 1 0 24 4 4 4 4 .s s S s d D snf  Двухфотонный переход из основного состояния 1 04 4s s S   на  промежуточный  уровень  1 24 4s d D осуществлялся  под  действием  лазерного  излу- чения с длиной волны 320 нм. Излучение было получено путем удвоения в кристалле KDP час- тоты генерации лазера на красителе DCM, рабо- тавшего на длине волны 640 нм. Ридберговские 4snf  состояния  (вторая  ступень)  возбуждались под  действием  излучения  лазера  на  красителе LDS 751,  который  перестраивался  в  диапазоне 750 760  нм.  Оба  лазера  на  красителе  возбуж- дались  второй  гармоникой  импульсного  лазера на  иттрий-алюминиевом  гранате  с  неодимом  с модуляцией добротности, работавшего с  часто- той повторения импульсов 10 Гц. Источником атомного пучка служил полый на- греваемый  стальной  цилиндрический  стакан, в который помещались гранулы цинка. Вокруг печи располагался экран из меди, охлаждаемый до ком- натной температуры с помощью воды. Для конт- роля температуры нагрева использовалась термо- пара, которая имела термический контакт с внеш- ней поверхностью стакана. Атомный пучок фор- мировался, проходя через отверстие в диафрагме диаметром 2 мм. Концентрация паров цинка, дос- таточная для эксперимента, достигалась при на- греве  печи  до  температуры  ~ 350  К. Атомы  цинка  взаимодействовали  с  лазерным излучением в области пространства между дву- мя пластинами ионизационной ячейки. Регистра- ция ридберговских атомов проводилась методом полевой ионизации: на одной из пластин формиро- вался импульс напряжения прямоугольной фор- мы определенной амплитуды, в результате чего ридберговские атомы ионизировались в однород- ном электрическом поле и образовавшиеся элек- троны ускорялись в направлении ВЭУ. Амплиту- да  ионизирующего  импульса  устанавливалась индивидуально для каждого перехода в диапазо- не до значения 1 кВ. Образовавшиеся свободные электроны  регистрировались  ВЭУ  каналового типа  (каналотроном).  Давление  паров  остаточ- ных газов в камере, в которой происходило взаи- модействие  атомов  с  излучением  и  полем,  не превышало  610  мм рт. ст.. 2.1. Ëàçåðíàÿ ñèñòåìà âîçáóæäåíèÿ Упрощенная схема лазерной системы приведена на рис. 1. Основное излучение  3YAG : Nd   лазера (1064 нм)  преобразуется  во  вторую  гармонику в первом кристалле ниобата лития и направляется на дихроичное зеркало. Зеркало пропускает излу- чение второй гармоники (532 нм), но отражает ос- новное излучение, которое, пройдя через формирую- щую лазерный пучок систему зеркал и линз, по- ступает на второй преобразователь на кристалле 360 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 19, № 4, 2014 А. С. Куценко, Н. Л. Погребняк, С. Ф. Дюбко ниобата лития. Преобразованное во вторую гар- монику  излучение  служит  для  накачки  лазера на красителе второй ступени. Лазер на красителе первой ступени возбуждения накачивается второй гармоникой  3YAG : Nd   лазера, получаемой в пер- вом  преобразователе. Применение  такой  схемы позволило увеличить суммарную энергию, исполь- зуемую для накачки лазеров на красителях, при- близительно в 1.5 раза. Энергия импульса излуче- ния второй гармоники  3YAG : Nd   лазера состав- ляла 10 мДж, а при использовании приведенной здесь оптической системы первый и второй лазе- ры на красителе накачивались импульсами с энер- гией 8 и 6 мДж соответственно. Это позволило получить энергию импульса первого лазера на кра- сителе порядка 0.8 мДж и энергию импульса вто- рой гармоники ультрафиолетового излучения с дли- ной волны 320 нм порядка 0.1 мДж, что достаточ- но  для  осуществления двухфотонного  перехода первой ступени. Длительность импульсов лазеров на красителе равняется 15 нс, временная задерж- ка между ними – 4 нс. Время жизни промежуточ- ного  1 24 4s p D  уровня составляет 20 нс [5]. 2.2. Ñèñòåìà ðåãèñòðàöèè В качестве нагрузки каналотрона в работе [4] мы использовали интегрирующую цепь с постоянной времени ~15 мкс. В этой работе мы применили преобразователь  ток–напряжение  с  постоянной времени 100 нс. Типичные выходные импульсы каналотрона при наличии сигнала от ридберговс- ких атомов показаны на рис 2. Всплеск тока 1 на рисунке соответствует появлению лазерного им- пульса. Мощное сфокусированное излучение уль- трафиолетового диапазона вызывает нерезонанс- ную фотоионизацию нейтральных атомов цинка, а также, рассеиваясь на входных окнах, вследствие фотоэффекта выбивает из пластин ионизационно- го конденсатора свободные электроны. Эти при- чины приводят к росту выходного тока каналот- рона сразу после появления лазерного импульса. Ионизирующий импульс включается через 2.8 мкс после  лазерного  импульса  и  длится  1.2 мкс. В моменты формирования фронта и спада иони- зирующего импульса в выходном сигнале кана- лотрона появляются наводки 2 и 3, амплитуда ко- торых стабильна от импульса к импульсу и про- порциональна  амплитуде  ионизирующего  поля. При наличии в объеме пространства между плас- тинами ридберговских атомов после включения Рис. 1. Структурная схема лазерной системы возбуждения Рис. 2. Выходной импульс каналотрона ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 19, № 4, 2014 361 Возбуждение атомов цинка в ридберговские  4snf состояния ионизирующего импульса в выходном сигнале ка- налотрона наблюдается импульс тока 4, вызван- ный ионизацией атомов. Сигнал с преобразователя ток–напряжение по- ступает на вход запоминающей системы с быст- рым аналого-цифровым преобразователем (АЦП), подробно  описанной  в  [6].  Система  позволяет проводить оцифровку и хранение сигнала с час- тотой  выборки  40 МГц.  После  появления  ла- зерного  импульса  срабатывает  триггер,  за- пускающий  измерения.  Каждые  25 нс  АЦП измеряет входное напряжение, результат автома- тически  записывается  в  буфер  –  микросхему памяти FIFO, имеющую объем 2 кБ. Такой объем памяти позволяет сохранять реализации длитель- ностью до 50 мкс. При заполнении всей доступ- ной памяти генерируется сигнал, останавливаю- щий преобразования и сигнализирующий об окон- чании  цикла  записи.  Управляющий  контроллер считывает оцифрованную реализацию и прово- дит  интегрирование  сигнала  в  определенных пределах.  Полученное  значение  по  запросу  пе- редается в управляющий компьютер. Как видно из рис. 2, полезный сигнал 4 и помеха 1 имеют практически  одинаковую  амплитуду,  поэтому интегрирование  только  области  полезного  сиг- нала позволяет получать соотношение сигнал/шум конечных записей спектров лучшее, чем в пре- дыдущей системе регистрации [4]. 3. Ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå При настройке лазера первой ступени на частоту двухфотонного перехода  1 1 0 24 4 4 4s p S s d D  на- блюдалось увеличение ионизационного тока, что объясняется лазерной ионизацией уровня  1 24 4s d D по  аналогии  с  атомом  магния  [12].  Уровень 1 24 4s d D   возбуждался  при  поглощении  атомомм двух фотонов с длиной волны 320 нм, ионизация происходила при поглощении еще одного фотона с длиной волны 320 нм (вторая гармоника) или 640 нм (излучение лазера на красителе). При на- личии в лазерном луче фотонов с длиной волны 640 нм ионизация происходила намного эффектив- ней, чем при  одном только излучении с длиной волны 320 нм. Это можно объяснить вероятным наличием  автоионизационных  состояний  чуть выше первого потенциала ионизации. Автоиони- зационные резонансы цинка, стартующие с уров- ня  1 24 4 ,s d D  пока не были исследованы ни теоре- тически, ни экспериментально. 3.1. Îïòè÷åñêèé ñïåêòð Участок спектра с серией  1 24 4 4s d D snf  с иден- тификацией квантового числа n показан на рис. 3. В работе не ставилась задача точного измерения энергий уровней, энергия, отложенная по шкале абсцисс, рассчитывалась с помощью данных из работы [11]. Ширина линий определяется, в ос- новном, шириной линии лазера последней ступени возбуждения. Перекрытие линий по уровню 0.5 наблюдается уже при  40,n    что  соответствует энергетическому зазору между уровнями, равно- му  13 см .  Как видно из рисунка, в спектре не раз- личаются  тонкие  компоненты  мультиплета  .JF Согласно  [7]  синглет-триплетное  расщепление самого низколежащего F-терма  4 4s f   составляет 11.5 см .  Поскольку тонкое расщепление умень- шается с ростом главного квантового числа как  3,n для наблюдаемых значений n оно на два порядка меньше ширины линии и не может быть разрешено. В спектре не наблюдаются также линии серии 1 1 2 14 4 4 .s d D snp P  Эта серия может возбуждать- ся  согласно  правилам  отбора,  1,L     что  ис- пользовалось  в  эксперименте  по  спектроскопии атома  магния  [4].  Модуль  разности  квантовых дефектов  nP ( 2.1P    [7])  и  nF  ( 0.024F    [2]) состояний цинка близок к нулю. Это приводит к тому, что, по аналогии с атомом магния,  ( 2)n P и nF уровни практически вырождены по энергиям, для  23n    разность  составляет  всего  11.3 см , что меньше ширины лазерной линии возбуждения. Линии  1 14snp P   серии  должны  быть  на  порядок слабее  по  интенсивности  линий  14 Jsnf F   серии. Рис. 3. Участок ридберговского спектра цинка 362 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 19, № 4, 2014 А. С. Куценко, Н. Л. Погребняк, С. Ф. Дюбко Многократная запись приведенного участка спект- ра не показала асимметрии линий, которая может быть  вызвана  компонентами  1 1 2 14 4 4s d D snp P серии.  Вопрос  о  том,  возбуждаются  ли  1 14snp P состояния,  остается  открытым. Уменьшение уровня сигнала для линий с  23n  связано  с  тем,  что  амплитуды  ионизирующего поля недостаточно для эффективной ионизации уровней с такими значениями n. В этих случаях наблюдается только паразитная ионизация вслед- ствие столкновений, лазерной ионизации ридбер- говских уровней и других причин. Резкое уменьшение ионизационного тока при зна- чении энергии ионизации  175766.5 смE   соот- ветствует достижению порога ионизации. Эта ве- личина на  13 см  меньше определенного в [7] пер- вого потенциала ионизации цинка. Указанное несо- ответствие  может  быть  свидетельством  наличия в области возбуждения атомов паразитных элект- рических  полей,  которые  уменьшают  эффектив- ный  потенциал  ионизации  (IP).  Уменьшение  по- тенциала ионизации атома во внешнем поле может быть  оценено  с  помощью  широко  используемой в PFI-ZEKE спектроскопии формулы [13] 1 2IP 4 ,F  (1) где  IP  измеряется в  1см ,  F – напряженность внешнего  электрического  поля,  1B см .   Для уменьшения потенциала ионизации на  13 см ,  со- гласно этому выражению, атом должен быть по- мещен в поле с напряженностью  10.56 В см .F   При записи спектров цинка в миллиметровом диа- пазоне длин волн было установлено, что паразит- ные поля не превышают значение  10.1 В см ,  по- этому не могут вызвать настолько большого изме- нения IP. В то же время выражение (1) является при- ближенным. Например, экспериментально установ- лено, что для атома аргона смещение ионизацион- ного потенциала во внешнем электрическом поле лучше описывается формулой  1 2IP 5.98F   [13]. 3.2. Ïîðîãîâûå çàâèñèìîñòè òîêà ÂÝÓ îò íàïðÿæåííîñòè èîíèçèðóþùåãî ïîëÿ Измерение частот переходов между ридберговс- кими состояниями атома цинка в миллиметровом диапазоне  длин  волн  становится  возможным  в случае ярко выраженной пороговой зависимости тока каналотрона как функции амплитуды иони- зирующего  поля.  Пороговая  зависимость  для уровня  1 34 34s f F  атома цинка показана на рис. 4. Точка перегиба соответствует напряжению 197 В, увеличение сигнала от 0.1 до 0.9 максимальной амплитуды  (ширина  порога)  происходит  при увеличении напряжения на 10 В. Пороги иониза- ции для соседних уровней  1 34 35s f F  и  1 34 33s f F равны  180  и  225 В  соответственно,  на  кривой не видны скачки тока при достижении соответ- ствующих  амплитуд  ионизирующего  импульса. Это говорит о том, что соседние уровни не засе- ляются. В то же время на кривой отчетливо наблю- дается скачок тока при амплитуде импульса 335 В. Такой “второй” порог характерен для всех поро- говых зависимостей, его причины выясняются. 4. Çàêëþ÷åíèå Предложена и реализована двухступенчатая схе- ма возбуждения ридберговских  14 Jsnf F  состоя- ний атома цинка. Показана эффективность такой схемы для по- лучения атомов цинка в ридберговских nF сос- тояниях. Четкие  пороговые  зависимости  значения  тока каналотрона как функции амплитуды ионизирующего поля  дают  основания  надеяться  на  возможность измерения частот переходов между ридберговски- ми  состояниями  атома  цинка  в  миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн. Мы  начали  измерения  частот  переходов  для трех серий синглетных атомов цинка в диапазоне 70 230   ГГц.  Пример  записи  микроволнового двухфотонного  перехода  1 1 3 34 30 4 31s f F s f F показан на рис. 5 (методика регистрации микро- Рис. 4. Пороговая кривая уровня  1 34 34s f F ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 19, № 4, 2014 363 Возбуждение атомов цинка в ридберговские  4snf состояния волновых переходов описана подробно в [4, 5]). Опираясь на эти экспериментальные результаты, мы  надеемся  существенно  уточнить  значения квантового  дефекта  для  исследуемых  серий. Авторы  выражают  благодарность  доктору  Мак Адаму (K. B. MacAdam) за постоянный интерес к работе и ряд полезных советов в ходе ее выпол- нения. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 01. Biemont E. and Godefroid M. A Reassessment of the Zinc Solar Abundance // Astron. Astrophys. – 1980. – Vol. 84, No. 3. – P. 361–363 02.  Sneden C.,  Gratton R.,  and  Crocker D.  Trends  in  copper and  zinc  abundances  for  disk  and  halo  stars  //  Astron. Astrophys. – 1991. – Vol.  246, No. 2. – P.  354–367. 03. Gullberg D. and Litzen U. Accurately measured wavelengths of Zn I and Zn II Lines of Astrophysical interest // Physi- ca Scripta. – 2000. – Vol. 61, No. 6. – P. 652–656. 04. MacAdam K. B., Dyubko S. F., Efremov V. A., Kutsenko A. S., and Pogrebnyak N. L. Microwave spectroscopy of singlet Mg I in L0–4 Rydberg states // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. – 2012. – Vol 45, No. 21. – id. 215002. 05.  Kutsenko A.  S.  Laser-microwave  spectroscopy  of  singlet F-terms  of  the  Mg I  atom  //  Radio  Physics  and  Radio Astronomy. – 2012. – Vol. 3, No. 4. – P. 353–357. 06.  Sugar  J.  and  Musgrove  A.  Energy  levels  of  Zinc,  Zn  I through Zn XXX  //  J.  Phys. Chem. Ref. Data.  –  1995.  – Vol. 24, No. 6. – P. 1803–1872. 07.  Brown C.,  Tilford S.,  and  Ginter M.  Absorption  spectra of Zni and Cdi in the  1300 1750 Å  region // J. Opt. Soc. Am. – 1975. – Vol. 65, Is. 12. – P. 1404–1409. 08. Eshkobilov N. B. Laser spectroscopy of the Rydberg states of atoms group IIB (Zn, Cd, Hg) //   J. Appl. Spectrosc. – 2000. – Vol. 67, Is. 2. – P. 343–345. 09. Nadeem A., Nawaz M., Bhatti S. A., and Baig M. A.  Multi- step laser excitation of the highly excited states of zinc // Opt.  Commun.  –  2006.  –  Vol.  259,  Is.  2.  –  P.  834–839. 10.  Nawaz M.,  Nadeem A.,  Bhatti S.  A.,  and  Baig M.  A. Two-step laser excitation of 4snd 3D 1,2,3  and 4sns 3S 1  states from  the  4s4p  3P  levels  in  zinc  //  J.  Phys.  B:  At.  Mol. Opt. Phys. – 2006. – Vol 39, No. 4. – P. 871–881. 11.  Kompitsas M.,  Baharis C.,  and  Pan Z.  Rydberg  states of  zinc  and  measurement  of  the  dipole  polarizability of  the  Zn+  ion  //  J. Opt. Soc. Am. B. –  1994.  – Vol.  11, No. 5. – P. 697–702. 12.  Shao Y.,  Fotakis С.,  and  Charalambidis D.  Mnltiphoton ionization of Mg in the wavelength region of 300–214 nm // Phys. Rev. A. – 1993. – Vol. 48, Is. 5. – P. 3636–3643. 13.  Merkt F.,  Oterwalder A.,  Seiler R.,  Signorell R.,  Palm H., Scmutz H., and Gunzinger R. High Rydberg states of argon: Stark  effect  and  field-ionization  properties  //  J.  Phys. B:  At.  Mol.  Opt.  Phys.  –  1998.  –  Vol. 31,  No.  8.  – P.  1705–1724. О. С. Куценко 1, М. Л. Погребняк 1, С. П. Дюбко 1,2 1 Радіоастрономічний інститут НАН України,   вул. Червонопрапорна, 4, м. Харків, 61002, Україна 2 Харківський національний університет   імені В. Н. Каразіна,   м. Свободи, 4, м. Харків, 61022, Україна ЗБУДЖЕННЯ АТОМІВ ЦИНКУ В РІДБЕРГІВСЬКІ 4snf  СТАНИ Наведено  опис  нової  двоступеневої  схеми  лазерного збудження атомів цинку в рідбергівські 4snf стани. Пред- ставлено модифікацію лазерно-мікрохвильового спектро- метра Радіоастрономічного інститу НАН України, зорієн- тованого  на  реєстрацію  рідбергівських  спектрів  атомів цинку. A. S. Kutsenko 1, N. L. Pogrebnyak 1, and S. F. Dyubko 1,2 1 Institute of Radio Astronomy,   National Academy of Sciences of Ukraine,   4, Chervonopraporna St., Kharkiv, 61002, Ukraine 2 V. Kazarin National University of Kharkiv,   4, Svoboda Sq., Kharkiv, 61022, Ukraine EXCITATION OF Zn ATOMS TO THE 4snf  RYDBERG STATES A new two-stage scheme of laser excitation of Zn atoms to the 4snf Rydberg states  is presented. A modification of  the laser-microwave spectrometer of the Institute of Radio Astro- nomy intended for recording of Rydberg spectra of Zn atoms is described. Статья поступила в редакцию 18.06.2014 Рис. 5. Запись микроволнового двухфотонного перехода 1 1 3 34 30 4 31s f F s f F

Схожі ресурси