Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/37093Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Φερεντίνου, Αικατερίνη | el |
| dc.contributor.author | Ferentinou, Katerina | en |
| dc.date.accessioned | 2024-03-29T09:16:46Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/37093 | - |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.16804 | - |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Φωτοϊονισμός , τεχνικές απεικόνισης | el |
| dc.subject | Ιονισμός | el |
| dc.subject | Κβαντική φυσική | el |
| dc.subject | Ηλεκτρικό πεδίο | el |
| dc.subject | Άτομο | el |
| dc.subject | Φαινόμενο Stark | el |
| dc.subject | Φωτοηλεκτρόνια | el |
| dc.subject | Τεχνικές απεικόνισης | el |
| dc.subject | Photoionization | en |
| dc.subject | Ionization | en |
| dc.subject | Quantum Physics | en |
| dc.subject | Electric Field | en |
| dc.subject | Atom | en |
| dc.subject | Stark | en |
| dc.subject | Photoelectrons | en |
| dc.subject | Imaging techniques | en |
| dc.title | Απεικονιστική Φασματοσκοπία αργών (meV) φωτοηλεκτρονίων στο άτομο του Sr: συντονισμοί Stark κατωφλίου και μεγάλου χρόνου ζωής και συντονισμοί glory | el |
| dc.title | Slow (meV) photoelectron imaging spectroscopy of Strontium atom: near-threshold long-lived stark resonances and glory resonances | en |
| dc.type | doctoralThesis | en |
| heal.type | doctoralThesis | el |
| heal.type.en | Doctoral thesis | en |
| heal.type.el | Διδακτορική διατριβή | el |
| heal.classification | Ατομική Φυσική | el |
| heal.classification | Αtomic Physics | en |
| heal.dateAvailable | 2027-03-28T21:00:00Z | - |
| heal.language | en | el |
| heal.access | embargo | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών | el |
| heal.publicationDate | 2023-10-24 | - |
| heal.abstract | In the present work slow (meV) photoelectron imaging spectroscopy is applied for the study of near-threshold photoionization of strontium atoms in the presence of an external static electric field. When an atom is excited between the static-field-induced ionization threshold, Esp<0, and the field-free ionization limit, E=0, the unique physics of slow photoelectrons allows for the study of the system at the microscopic level, via the examination of both the quantum mechanical and underlying classical aspects of its properties. Many imaging spectroscopy techniques aim to record the two-dimensional flux of the charged particles that are emitted after the ionization of atoms. They are particularly focused on the Esp<E<0 energy range which is characterized by the coexistence of continuum and quasi-bound states (resonances). The recorded images revealed characteristic resonant features so far only in the case of hydrogen and low atomic number (Z≤3) atoms, while more recently these features were found to be much fainter in the case of Mg (Z=12). This has not been achieved in high-Z atoms because of the prohibitive coupling between resonances and continua which leads to the wash-out of all resonant features. Thus, there is a great interest for examining such resonant manifestations in heavy atoms. Furthermore, even the images of the continuum states exhibit resonant-like features. Particularly, the energy variation of the, so-called, glory signal, i.e. the bright spot at the center of these images (momentum distributions transversely to the static field direction) may provide information on the interference between outgoing electron waves. Especially, the “glory resonances” in the 0<E<|Esp| range have no counterpart when the static field is turned-off and provide a link to the classical dynamics of the problem. These notions were quite recently demonstrated in the Mg atom, but it is certain they need stringent verification and generalization. Motivated by the above open problems, the work of this thesis focuses on two main directions, that is, the study of near-threshold quasi-bound resonances and of the continuum glory resonances. The first direction is devoted initially to the imaging of the resonant features of long lifetime quasibound resonances on the atom of Sr (Z=38) near the Esp. The long lifetimes of these states imply a high probability of ionization via tunneling, as opposed to the fast ionization through the degenerate continua. To this purpose we first implicated ion time-of-flight measurements near and below Esp, where an appreciable number of resonances with lifetimes of several hundreds of ns is located. Then, imaging of these quasi-bound states occasionally showed resonant manifestations, small though and apparently structureless, so these efforts were partially successful. At the same time, some parasitic optical effects closely related to the long lifetimes of the states were imaged. Thus, we decided to shift our focus towards the understanding and identification of them through the exploration of their appropriate imaging. To this end we employed imaging of the laser-atom interaction region which verified our expectations that parasitic effects are due to the travel of excited atoms transversely to the spectrometer axis until their ionization. This finding subsequently called for the application of a time delayed detection technique, where the charged particle detector is activated after a certain delay with respect to the exciting laser pulse and within a certain time-window. All these results are successfully and fully reproduced by charged particle simulations based on the geometry of our spectrometer, the thermal velocity distribution of the atomic beam and the long lifetimes of the states involved. It is thus certain that our study would be a valuable guide for the design of spectrometers that would be suitable for operation under these unusual conditions. The second direction aims to the study of glory resonances on Sr atom along the energy region of Esp<E<|Esp|. The resulting glory interference spectra were compared with those of a previous work of our laboratory on Mg atom. From the comparison between them as well as between the different excitation schemes that Sr atom allows to apply, we discovered features that are of global character and those that depend on the target atom and excitation scheme. For the former features, our study verified the universal connection between the glory oscillations above the zero-field threshold and the differences between the origin-to-detector times of flight corresponding to pairs of classical electron trajectories that end up to the image center. These findings are backed up by theoretical calculations either for the hydrogen atom or for a non-hydrogenic one simulating Sr. The analysis benefited from the application of the “short time” Fourier transform of the experimental and theoretical glory interference spectra. Even for the negative energy range however, theory and experiment agree on their gross features. Nevertheless, the details of experimental glory spectra are not accurately reproduced by the multi-electron theory, since this theory is strictly applicable to single valence electron atoms. | en |
| heal.abstract | Στην παρούσα εργασία μελετώνται φαινόμενα που συνδέονται με τον φωτοϊονισμού του ατόμου του στροντίου, υπό την παρουσία στατικού ηλεκτρικού πεδίου, με την κατάλληλη εφαρμογή απεικονιστικών μεθόδων φασματοσκοπίας αργών (meV) ηλεκτρονίων. Όταν ένα άτομο διεγείρεται μεταξύ του κατωφλίου ιονισμού λόγω της παρουσίας στατικού πεδίου, Εsp<0, και του κατωφλίου ιονισμού απουσίας πεδίου, Ε=0, η φυσική των αργών φωτοηλεκτρονίων επιτρέπει την μελέτη του συστήματος σε μικροσκοπική κλίμακα, μέσω της εξέτασης τόσο των κβαντομηχανικών όσο και των κλασικών πτυχών των ιδιοτήτων του. Πολλές τεχνικές φασματοσκοπίας απεικόνισης στοχεύουν στην καταγραφή της δισδιάστατης ροής των φορτισμένων σωματιδίων που εκπέμπονται μετά των ιονισμό των ατόμων. Εστιάζονται ιδιαίτερα στο ενεργειακό εύρος Esp<E<0 που χαρακτηρίζεται από τη συνύπαρξη καταστάσεων συνεχούς και ημιδέσμιων ή συντονισμών. Οι καταγεγραμένες εικόνες αποκάλυψαν χαρακτηριστικά των συντονισμών μέχρι στιγμής μόνο στην περίπτωση των ατόμων χαμηλού ατομικού αριθμού (Z≤3), ενώ πιο πρόσφατα αυτά τα χαρακτηριστικά βρέθηκαν να είναι πολύ πιο αμυδρά στην περίπτωση του Mg (Z=12). Αυτό δεν έχει επιτευχθεί σε άτομα υψηλού Ζ, λόγω της απαγορευτικής σύζευξης μεταξύ συντονισμών και συνεχούς που οδηγεί στην εξάλειψη όλων των συντονιστικών χαρακτηριστικών. Γι αυτό, υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για την εξέταση των συντονιστικών χαρακτηριστικών σε βαριά άτομα. Επιπλέον, ακόμη και οι εικόνες των καταστάσεων συνεχούς παρουσιάζουν χαρακτηριστικά που μοιάζουν με συντονισμό. Ειδικότερα, η διακύμανση ενέργειας του λεγόμενου σήματος glory, δηλαδή του φωτεινού σημείου στο κέντρο των εικόνων, μπορεί να παρέχει πληροφορίες για την συμβολή μταξύ των εξερχόμενων ηλεκτρονιακών κυμάτων. Ειδικότερα, οι συντονισμοί glory στο ενεργειακό εύρος 0<E<|Esp| δεν έχουν κανένα νόημα χωρίς την ύπαρξη του ηλεκτρικού πεδίου, και παρέχουν μία σύνδεση με την κλασσική δυναμική του προβλήματος. Αυτές οι έννοιες αποδείχτηκαν πολύ πρόσφατα στο άτομο του Mg, αλλά είναι βέβαιο ότι χρειάζονται αυστηρή επαλήθευση και γενίκευση. Έχοντας κίνητρο τα παραπάνω ανοιχτά προβλήματα, η εργασία της παρούσας διατριβής επικεντρώνεται σε δύο βασικές κατευθύνσεις, δηλαδή στη μελέτη των ημιδέσμιων καταστάσεων ή και συντονισμών κοντά στο κατώφλι αλλά και των συντονισμών glory. Η πρώτη κατεύθυνση είναι αφιερωμένη στην απεικόνιση των χαρακτηριστικών καταστάσεων συντονισμών μεγάλου χρόνου ζωής στο άτομο του Sr (Z=38) κοντά στο Esp. Η μεγάλη διάρκεια ζωής αυτών των καταστάσεων συνεπάγεται μεγάλη πιθανότητα ιονισμού μέσω φαινομένου σήραγγας, σε αντίθεση με τον γρήγορο ιονισμό μέσω του συνεχούς. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήσαμε αρχικά μετρήσεις του χρόνου πτήσης ιόντων κοντά και κάτω από το Esp, όπου βρίσκεται ένας σημαντικός αριθμός συντονισμών που αντιστοιχούν σε καταστάσεις χρόνου ζωής αρκετών εκατοντάδων ns. Στη συνέχειια, η απεικόνιση αυτών των καταστάσεων εμφάνιζε περιστασιακά συντονιστικά χαρακτηριστικά, ωστόσο μικρά και σχετικά ασαφή ως προς τη δομή, επομένως η προσπάθεια αυτή ήταν μερικώς επιτυχημένη. Ταυτόχρονα, απεικονίστηκαν ορισμένα παρασιτικά οπτικά εφέ που σχετίζονται στενά με τη μεγάλη διάρκεια ζωής των καταστάσεων. Έτσι, αποφασίσαμε να εστιάσουμε την προσοοχή μας στην κατανόηση και την αναγνώρισή τους μέσα από την εξερεύνηση του κατάλληλου τρόπου απεικόνισής τους. ΓΙα το σκοπό απεικόνίσαμε την περιοχή της αλληλεπίδρασης λέιζερ-ατόμου, που επαλήθευσε τις προσδοκίες μας, δηλαδή ότι τα παρασιτικά φαινόμενα οφείλονται στη διαδρομή των διεγερμένων ατόμων εγκάρσια στον άξονα του φασματομέτρου μέχρι τον ιονισμό τους. Αυτό το εύρημα, οδήγησε στην εφαρμογή μιας τεχνικής ανίχνευσης με χρονική καθυστέρηση, όπου ο ανιχνευτής φορτισμένων σωματιδίων ενεργοποιείται μετά από μία ορισμένη στιγμή σε σχέση με τον παλμό του λέιζερ και εντός ενός συγκεκριμένου χρονικού παραθύρου. Τα παραπάνω πειραματικά αποτελέσματα αναπαρήχθησαν επιτυχώς με προσομοιώσεις φορτισμένων σωματιδίων που βασίζονται στη γεωμετρία του φασματομέτρου μας, στην κατανομή της θερμικής ταχύτητας της ατομικής δέσμης και στους μεγάλους χρόνους ζωής των καταστάσεων. Είναι λοιπόν βέβαιο ότι η μελέτη αυτή αποτελεί έναν πολύτιμο οδηγό για το σχεδιασμό φασματομέτρων κατάλληλων για λειτουργία κάτω από τις ιδιαίτερες αυτές συνθήκες. Η δεύτερη κατεύθυνση στοχεύει στη μελέτη των συντονισμών glory στο άτομο Sr κατά μήκος της ενεργειακής περιοχής του Esp<E<|Esp|. Τα φάσματα glory συγκρίθηκαν με αυτά μιας προηγούμενης εργασίας του εργαστηρίου μας στο άτομο Mg. Από τη σύγκριση μεταξύ τους καθώς και μεταξύ των διαφορετικών σχημάτων διέγερσης που επιτρέπει να εφαρμόσει το άτομο Sr, ανακαλύψαμε χαρακτηριστικά που έχουν παγκόσμιο χαρακτήρα και αυτά που εξαρτώνται από το άτομο στόχο και το σχήμα διέγερσης. Για τα πρώτα χαρακτηριστικά, η μελέτη μας επαλήθευσε την καθολική σύνδεση μεταξύ των ταλαντώσεων glory πάνω από το κατώφλι του μηδενικού πεδίου και των διαφορών μεταξύ των χρόνων πτήσης που αντιστοιχούν σε ζεύγη κλασικών τροχιών ηλεκτρονίων που καταλήγουν στο κέντρο της εικόνας. Αυτά τα ευρήματα υποστηρίζονται από θεωρητικούς υπολογισμούς είτε για το άτομο υδρογόνου είτε για ένα μη υδρογoνικό άτομο που προσομοιώνει το Sr. Η ανάλυση ωφελήθηκε από την εφαρμογή του μετασχηματισμού Fourier των πειραματικών και θεωρητικών φασμάτων του σήματος glory. | el |
| heal.advisorName | Cohen, Samuel | en |
| heal.committeeMemberName | Cohen, Samuel | en |
| heal.committeeMemberName | Bordas, Christian | en |
| heal.committeeMemberName | lepine, franck | en |
| heal.committeeMemberName | Κοσμίδης, Κωνσταντίνος | el |
| heal.committeeMemberName | Kosmidis, Constantine | en |
| heal.committeeMemberName | Μπενής, Εμμανουήλ | el |
| heal.committeeMemberName | Benis, Emmanouil | en |
| heal.committeeMemberName | Καζιάννης, Σπυρίδων | el |
| heal.committeeMemberName | kaziannis, spyridon | en |
| heal.committeeMemberName | Σοφικίτης, Δημήτριος | el |
| heal.committeeMemberName | Sofikitis, Dimitrios | en |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.numberOfPages | 150 | el |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διδακτορικές Διατριβές - ΦΥΣ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Δ.Δ. ΦΕΡΕΝΤΙΝΟΥ 2024.pdf | 7.01 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
This item is licensed under a Creative Commons License
