بخشی از مقاله
چکیده
در این کار، خود همبستگی زمانی بسته موج و خود همبستگی زمانی دافعه کولنی الکترونی سامانه H2 - ملکولی - لیزر - متناظر باقطرهای اصلی جعبه محاسباتی با استفاده از حل عددی معادله وابسته به زمان شرودینگر مورد مطالعه قرار گرفته است و به عنوان معیاری جهت تعقیب سازوکار واقعی یونش دوگانه معرفی شدهاست. نتایج وجود گذرگاههای مربوط به شبه حالتهای H22+ در فرایندیونش دوگانه را تأیید می کند.
کلید واژه- همبستگی خودی ، یونش دوگانه همزمان، انفجار کولنی
-1 مقدمه
اتمها و ملکولها در معرض میدانهای شدید فروکوتاه لیزر با دامنهای قابل قیاس با میدان جاذبه کولونی هستهها، بهگونهای غیراغتشاشی پاسخ میدهند. الکترونها در حالت آغازین پایه قابلیت جذب تعداد زیادی - بسیار بیشتر از کمینه تعداد لازم جهت یونش - از فوتونها را دارند، تا اینکه با یک انرژی سینتیک بالا یونیده می شوند. این فرایند به یونش حد بالای آستانه - ATI - معروف است. ملکولها در معرض میدانهای شدید لیزر توانایی نشر یک و یا چندین الکترون را دارند. در برخی شرایط خاص، این الکترونها بطور همزمان نشر میشوند، فرایندی که به یونش مستقیم غیرمتوالی - یا همزمان - شناخته شده است.
در نهایت، نشر موثر فوتون XUV در شکلی از هماهنگهای مرتبه بالا از میدان لیزر اصلی - HHG - مشاهده میگردد. همچنین یونشی از ملکول که به سبب عدم توازن در نیروهای جاذبه و دافعه منجر به انفجار کولونی سیستم ملکولی میگردد شناخته شده است.[1] در این تحقیق خودهمبستگی زمانی بسته موج و خودهمبستگی زمانی دافعه کولنی الکترونی سامانه H2 - ملکولی - لیزر - متناظر با قطرهای اصلی جعبه محاسباتی با استفاده از حل عددی معادله وابسته به زمان شرودینگر مورد مطالعه قرار گرفته است و به عنوان معیاری جهت تعقیب سازوکار واقعی یونش دوگانه معرفی شدهاست. نتایج وجود گذرگاههای مربوط به شبه حالتهای H22+ در فرایند یونش دوگانه را تأیید میکند.
-2 روش محاسبات
-1-2 معاله شرودینگر
معادله شرودینگر وابسته به زمان الکترونی سیستم ملکولی H2 به طریق عددی با استفاده از روش عملگر جداکننده[2] حل شدهاست، به گونهای که،هامیلتونی الکترونی برای این سیستم به صورت زیر در نظر گرفته شده است.که Z1 و Z2 مختصه الکترونی میباشند. انرژی برهمکنش ملکول- لیزر در تقریب دوقطبی فرمولبندی شده است، که E 0دامنه قله لیزر و 2 فرکانس زاویهای است. پوش تپ لیزر به شکل سینوسی - 2 t f - t - sin - تنظیم گردیدهاست کهطول دوره زمانی تابش میدان است و در این کار برابر با cycle 8 در نظر گرفته شده است. پارامترهای شبکه که در محاسبات دینامیکی استفاده شدهاند از120 تا 120و 100 تا a.u. 100 در امتدار محور z با تعداد نقاط شبکه در محدوده 5000-3000 نقطه بوده است. ابعاد بهینه جعبه محاسباتی بر اساس همگرایی نتایج محاسبات عددی در محدوده شدت تابش 1×1014-5×105 wcm-2 و طول موج بکار رفته 532 - ، 390 و - nm 780 معین شده است .[3] جعبه محاسباتی در شکل - 1 - آورده شده است.
-3 بحث و نتیجهگیری
در یک توپولوژی جدید از جعبه محاسباتی جهت مطالعه دینامیک ملکولهای H2 و D2 تحت میدان شدید لیزر [3] نواحی از جعبه تعمیم یافته به شبه حالتهای H22+ اختصاص داده شد که در آن هر دو الکترون e1 و e2 یونیده شده بودند. از این رو به نظر می رسید که این نواحی متعلق به H22+ میباشند، اما در طول زمان بگونهای تمایز ناپذیر یکی از این دو الکترون به محدوده ای از جعبه محاسباتی که محدوده H2+ را مشخص میکرد در حال آمد و شد بود. به عنوان مثال ، زمانی که e1 متعلق به محدوده Q - III - از بخش بالایی جعبه محاسباتی از درگاه 5 خارج میشد، ناگاه e2 توسط هسته در آن ناحیه گرفته شده و سیستم به ناحیه H2+ - II - در بخش بالایی از محور X جعبه محاسباتی وارد میشد.
این پدید ه را میتوان اینگونه تشریح کرد که زمانی که سیستم در این نواحی شبه ایستا بسر می برد، هر یک از این دو الکترون بر یکدیگر نسبت به بار هستهها اثر پوششی داشته و زمانی که e1 از هستهها دور میشود و برعکس الکترون e2 که حالا به هسته نزدیک تر شده و اثر پوششی قویتری بر e1 دارد، دیگر هیچ اثر پوششی بر الکترون e2 نخواهد داشت. از این رو الکترون e1 یونیده خواهد شد و e2 توسط سیستم H22+ گرفته خواهد شد و سیستم به حالتH2+ - II - گذار خواهد کرد. برعکس، زمانی که در ناحیه Q - III - بالایی ، e1 به هستهها نزدیک میشود - درگاه - 7 ، این الکترون اثر پوششی بیشتری بر e2 که اکنون از هستهها دورتر است خواهد داشت.
از اینرو e2 یونیده خواهد شد و e1 توسط سیستم H22+ گرفته شده و سیستم به حالت H2+ - I - میل میکند. در این تحقیق [3] نواحی شبه ایستا Q - I - و Q - II - و دو ناحیه Q - III - نسبت به محور تقارنی X چنانچه در شکل - 1 - نشان داده شده معرفی شدهاند. این محور تقارنی بر اساس دینامیک تمایز ناپذیری بسته موج دو الکترونی در بخش بالایی و پایینی جعبه محاسباتی در نظر گرفته شده است به گونهای که تابع موج دو الکترونی بخش پایینی از جابجایی مکانی دو الکترون e1 و e2 در تابع موج الکترونی بخش بالایی قابل دستیابی میباشد. اما تابع موج در نواحی Q - I - و Q - II - به سبب شکست تقارن ناشی از اعمال میدان لیزر قطبیده خطی متفاوت خواهد بود.
از اینرو سه ناحیه شبه ایستا H22+ متمایز در نظر گرفته شد. در نواحی Q - III - ، e1 و e2 در دو جهت متفاوت از مبداء دور میشوند. به عنوان مثال، در ناحیه بالایی e1 در بخش منفی از محور مختصه z1 و e2 در بخش منفی از محور مختصه z2 قرار گرفته است. برای شبه حالات H22+ در نواحی Q - I - و Q - II - ،e1 و e2 در جهتهای یکسانی نسبت به هسته قرار گرفتهاند. در ناحیه Q - I - ،e1 و e2 در بخش های منفی از محورهای z1 و z2 قرار گرفتهاند و در ناحیه Q - II - ، e1 و e2 در بخش مثبت از محورهای e1 و e2 قرار گرفتهاند. با افزایش شدت میدان لیزر، دینامیک سیستم تغییر مییابد. میدان بسیار سریع به حدی میرسد که در آن الکترونها از همسایگی هستهها خارج میشوند
وشدت الکترونی مابین هستهها به زودی بقدری کاهش مییابد که سبب انفجار کولونی ملکول میگردد. مکانیسم نوعی یونش دوگانه، اختیاری و بدون هیچ گواهی به دو دسته اصلی مرتبط تقسیم میشود.: اولی مدل پرتابی است که در آن فرض میشود استخراج یکی از دو الکترون آنچنان ناگهانی است که الکترون باقیمانده زمانی جهت سازگاری با پتانسیل جدید یونی را نداشته و با تحریک لیزر در مدتی بسیار کوتاه به یک حالت برانگیخته منتقل میشود. دومین مدل پراش دوباره است که فرض میشود اولین الکترون برانگیخته با یک میدان مشابه لیزر برانگیخته شدهو در خلال برگشت فاز و بسامد میدان به یون مادر باز میگردد و بعد از یک برخورد دومین الکترون را به حیطه پیوسته پراشیده میسازد;
در حقیقت این مکانیسم دوم قویاً به فاز میدان تحریکی وابسته است و واضح است که یک میدان قطبیده دایروی امکان یک مسیر بازگشت به یون را نخواهد داد و مانع یک یونش دوگانه خواهد شد. یک مکانیسم متفاوت از یونش دوگانه را میتوان به اثر اوژه نسبت داد که در آن بعد از استخراج الکترون داخلی، ملکول در یک حالت خودیونش قرار میگیرد بگونهای که انرژی خود را با پرکردن مکان خالی الکترون لایه خارجی به کمینه مقدار رسانیده و الکترون در حال انتقال انرژی خود را از طریق انفجار کولونی به یک الکترون خارجی داده و آنرا به حیطه پیوسته میفرستد. این مکانیسم برای گونه های سنگین قابل تعمیم است که همبستگی الکترونی مابین دو الکترون فعال در حین فرایند انتقال وجود دارد .[4]
-1-3 همبستگی زمانی انرژی دافعه کولنی
در ادامه بخش قبل، تعیین مکانیسمی واقعی یونش دو گانه ترتیبی و همزمان ملکول H2 و تعیین حدی از شدت و یا دیگر پارامترها همچون طول دوره تپ لیزر اعمالی و یا تعیین محدودهای از فاصله بین هسته ای که درآن نوع خاصی از یونش دوگانه اتفاق میافتد و یا حتی تاثیر فاز بسته آغازین تپ ورودی که در آن یونش ترتیبی و یا دوگانه رخ میدهد نیازمند به تعیین یک علامت مشخصه خواهد بود. به این منظور میتوان از خودهمبستگی زمانی بسته موج دقیق الکترونی و یا مقدار چشمداشتی از دافعه کولنی خودهمبسته در امتداد محورهای X و XX از جعبه محاسباتی شکل - 1 - استفاده کرد.
به منظور تحلیل این همبستگی سه شکل متفاوت از طیفهای هماهنگ بدست آمده ازتابع موج توزیعی در فضای H22+ و Q-H22+ از جعبه محاسباتی که از حل عددی معادله وابسته به زمان الکترونی بدست آمده مقایسه شدهاند - شکلهای . - 5-2 فرکانس حامل متناظر با طول موجهای 390 ، 532 و nm 780 ثابت در نظر گرفته شد.1014 Wcm-2 و طول موج nm 390 با احتساب حرکت هستهای، ×به عنوان علامت مشخصه از یونش دوگانه ملکول . H 2 نمودار پایین مقادیر چشمداشتی اندازه حرکت دو الکترون یونیده شده در لحظه تشکیل سامانه شبه ایستای H22++ و سامانه H22++ را نشان میدهد.چنانچه از منحنیها شکل - 3-2 - پدیدار است در محدوده شدتی
