Qo’lyozma huquqida udk: 535. 338

2.4-rasm. Lazer fotoionizatsion usul bilan atomlar dastasini uyg‘otish sxemasi: 1-atomizator, 2-pechka, 3-ekran, 4-lazer nurlari, 5-fotoionizatsiya zonasi, 6- VEU, 7-ionlar, 8-atom molekulya dasta, 9-elektrodlar, 10- ionlashtiruvchi impulsli elektr maydon.


III BOB. ATOMLAR DASTASINING PARAMETRLARINI LAZER SPEKTROSKOPIY METODI YORDAMIDA TADQIQ QILISH


3.1 Galliy atomi spektrlarini dipol kvant o’tishlar orqali aniqlash.
Bizga ma’lumki, yuqori o’yg’ongan Redberg holatlariga uyg’otilgan atomlarga elektr maydoni ta’sir qilsak, u holda Shtarkning kuchli effekti kuzatiladi. Bunda nisbatan elektr maydonining kichik qiymatlarida kvadratik Shtark effektining chiziqli Shtark effektiga o’tishni kuzatish mumkin . Kuchli Shtark effekti uchun xos bo’lgan xususiyatlar: enrgetik sathlarning siljishi va bir nechta komponentalarga ajralishi, hamda kvant holatlar juftligining o’zgarishi bilan bog’liq tanlash qoidasining buzulishi hisoblanadi[10].
Ushbu mavzumizda galliy atomi Redberg holatlarining doimiy elektr maydonida siljishi komponentalarga ajralish va tanlash qoidalari bo’yicha taqiqlangan kvant o’tishlar bilan bog’liq spektrlarning paydo bo’lishini va ularni identifikatsiya qilinishini qarab chiqamiz [11]. 3.1-rasmda galley atomining soddalashtirilgan energetic diagrammasi va elektr maydon ta’sirida ko’zatilishi mumkin bulgan dipol kvant o’tishlar ko’rsatilgan.


3.1-rasm. Galliy atomining soddalashtirilgan energetic diagrammasi va ko’zatilishi mumkin bulgan dipol kvant o’tishlar sxemasi.
Tajriba lazer fotoionozatsion spektrlarda o’tkazidi. Qurilmaning sxematik ko’rinishi 3.1-rasmda keltirilgan. Bunda galliy atomlari atomlar dastasida ikki pog‘onali lazer fotoionizatsiya usuli bilan doimiy elektr maydonida o’yg’otildi. Galliy atomlarini ridberg holatlariga o‘yg‘otishda chastotali silliq o‘zgaradigan buyoq lazerlaridan foydalanildi. Birinchi bosqich lazer yordamida to‘lqin uzunligi bo‘lgan, galliy atomining kvant o‘tishlari o‘yg‘otildi. Galliy atomlarining oraliq holatdan ridberg holatlariga o‘yhotish uchun ikkinchi bosqich lazerining tulqin uzunligi oraliqda silliq o‘zgartirildi. Natijada galliy atomining qator o‘yhongan holat spektrlari yozib olindi.
Buyoq lazerlari sinxron ravishda bitta azot lazeri nuri yordamida o‘yg‘otildi. Lazer impulsining takrorlanish chastotasi 10 Gs. Buyoq lazerlarida POPOPning dioksandagi eritmasi va kumarin-120 ning etalondagi eritmasidan foydalanildi. Buyoq lazerlarning energiyasi bo‘lib, nurlanishning spektral kengligi . Lazer nurlari optik elementlar yordamida galliy atomlari dastasi hosil qilingan yuqori vakuumli fotoionizatsion kameraga yuborildi. Lazer nurlari bilan atomlar dastasi parallel elektrodlar orasida kesishdi va o‘zaro ta’sir zonasini yoki fotoionizatsion zonani tashkil etdi. Elektrodlarga doimiy elektr maydon kuchlanganligi berildi. Lazer nurlanishi galliy atomlari bilan uzaro ta’siri natijasida hosil bo‘lgan fotoionlar elektr maydon ta’sirida yo‘nalishini o‘zgartirib, elektrodlarning biridagi tirqish orqali ikkilamchi elektron kuchaytirgichga tushadi. Impulsli signal unda kuchaytirilib, doimiy signallarga aylantiriladi va fotoion spektrlarini yozib oladigan. strob integratorga tushadi. Integratorda parazit signallar yuqotilib, samopisetsga yuboriladi va yozib olinadi[12].
Lazer nurlarining bir qismi atomlar dastasidan o‘tkach, Fabri-Pero interferometriga yuborildi va fotodiod orqali yozib olindi. Samopisets asbobi buyoq lazeri ikkinchi bosqichi bilan sinxron ravishda ishlab, ridberg spektrlari sinxron ravishda yozib olindi. Lazer nurlari to‘lqin uzunligini kvant o‘tishlarga moslash MDR-monoxromatori orqali amalga oshirildi. Monoxromatorning aniqlik darajasi . Kvant o‘tishlar chastotasining absolyut o‘iymatini aniqlash oldin aniq bo‘lgan pastki ridberg holatlari chastotalari orqali aniqlandi. Fotoion spektri bilan tayanch spektrni bir vaqtda sinxron yozib olinishi ridberg holatlari spektrining chastotasini aniqlik bilan o‘lchashga imkon beradi.
Fotoion sipnal ampletudasining o‘yg‘otuvchi lazer tulqin o‘zunligiga bog‘liqligini o‘rganish jaroyonida galliy atomi R_1/2,3/2- holatlariga tegishli bo‘lmagan spektral chiziqlar ham kuzatildi. Bu noma’lum spektral chiziqlar elektr maydon ta’sirida bo‘lio‘i mumkin, chunki bizga ma’lum elktr maydon ta’sirida atomlarning energetik sathlari kichik sathchalarga(komponentalarga) bo‘linadi va o‘z joyidan siljiydi. Bu SHtarkning kuchli effekti bilan bog‘liq hodisadir. 4.3-rasmda keltirilgan spektrda spektrning komponentalarga ajralishi va o‘z joyidan siljishi oddiy ko‘z bilan qaraganda ko‘p sezilmaydi[15]. Bu bizningcha, nisbatan kichik elektr maydonida (~50V/sm.) energetik sathlarning siljishi va komponentalarga ajralishi, o‘yg‘otuvchi lazer spektral kengligidan ( ) kichik bo‘lganligi uchun sezilmayapdi. Lekin spektrda orbital kvant sonining dan ziyod qiymatga o‘zgarishi bilan bog‘liq bo‘lgan kvant o‘tishlarida tanlash qoidalarining buzilishi ko‘zatildi. Bunday hollarda orbital momenti kichik bo‘lgan kvant holatdan , orbital momenti katta bo‘lgan istalgan kvant holatlarga o‘tishlar kuzatilishi mumkin bo‘ladi. Natijada spektrda istalgancha SHtark effekti ta’sirida ruxsat berilgan kvant o‘tishlar va u bilan bog‘liq bo‘lgan spektral chiziqlar kuzatiladi. 4.3-rasmda keltirilgan fotoion spektrni identifikatsiya qilish natijasida qo‘ydagi bosh kvant sonlarga tegishli kvant o‘tishlar ko‘zatildi[16]:

;

Shu o’rinda Shtark effektining Ridberg holatlari spektroskopiyasida qullanilishidagi ba’zi bir imkoniyatlari va kamchiliklari to‘g‘risida to‘xtalish shart. Bir tomondan energetik sathlarning bo‘linishi, siljishi kuzatilayotgan spektral chiziqlarning identifikatsiyasini qiyinlashtiradi. Bu holat ba’zan ridberg holatlari spektroskopiyasida noto‘g‘ri interpritatsiyalarga olib kelishi mumkin. Lekin, Shtark effektining ridberg holatlari spektroskopiyasida qullanilishi ruxsat etilmagan kvant o‘tishlarni o‘rganish imkoniyatini beradi. Bu esa atom spektroskopiyada atom tuzilishi bilan bog‘liq yangi yo‘nalishlarning ochilishiga olib keladi. Ikkinchi tomondan, atomning yutilish spektrini elektr maydonni ta’sir qilib, o‘zgarmas to‘lqin uzunlikka ega bo‘lgan o‘yg‘otuvchi lazer chastotasiga moslash mumkin. Bu esa tanlash qoidasi bo‘yicha taqiqlangan kvant o‘tishlarning spektroskrpik parametrlarini o‘rganishga yo‘l ochadi.
Dipol kvant o‘tishlarning doimiy elektr maydon kuchlanganligiga bog‘liqligi o‘rganildi. Buning uchun ikkinchi bosqich lazer nurining chastotasini galliy atomining bosh kvant soni n=20 bo‘lgan kvant o‘tishi atrofida silliq o‘zgartirib, doimiy elektr maydon kuchlanganligining har xil qiymatlarida fotoion spektri yozib olindi. Bu spektr 3.2-rasmda keltirilgan.

3.2-rasm.Dipol kvant o‘tishlarning doimiy elektr maydoniga bog‘liqligi

Galliy atomining bosh kvant soni n=20 bo‘lgan eenrgetik sathi ionlanish chegarasidan 350 sm^-1 pastda joylashgan. Ko‘zatigan fotoion signal ikki kanal bo‘yicha yuz berayotgan rezonans va norezonans signallar yig‘indisidan iborat, ya’ni[17]:

va

Ikkinchidan, norezonans signalni, birinchi bosqich lazer energiyasi zichligini minimumga keltirish orqali 10 baravargacha kamaytirish mumkin.

4.4-rasmdagi spektrda rezonanans xarakterdagi signal, ikkinchi bosqich lazeri to‘lqin uzunligiga va elektr maydon kuchlanganligiga bog‘liqligi yaqqol ajralib turibdi. Elektr maydon kuchlanganligi qiymatining oshishi bilan, tanlash qoidasi bo‘yicha orbital kvant soniga qo‘yilgan taqiqning yumshatilishi bilan bog‘liq yangi spektral chiziqlarning paydo bo‘lishi spektrda o‘z aksini topgan. Spektrning maksimal ampletudasi n=20 bosh kvant sonli kvant o‘tishlariga mos keladi. Qolgan spektral chiziqlar D va F kvant holatlarga yuz beradigan kvant o‘tishlar bilan tushuntiriladi. Kuzatilayotgan fotoion spektrining tahlili shuni ko‘rsatadiki, kvant o‘tishlarga nisbatan qo‘yilgan taqiqning yumshatilishi navbatma-navbat amalga oshayotgandek, ya’ni elektr maydon kuchlanganligining oshishi bilan dastlab , keyin va hokazo.
Har bir bosh kvant soniga mos keluvchi elektr maydon kuchlanganligining chegaraviy qiymati (E_por) mavjud bo‘lib, bu qiymatdan boshlab orbital kvant soniga nisbatan qo‘yilgan taqiq yumshatila boshlaydi. Ushbu qiymatni aniqlash maqsadida ikkinchi bosqich lazer nurining chastotasi bosh kvant soni n=19D_3/2,5/2 teng bo‘lgan dipol kvant o‘tishga to‘g‘rilandi va fotoion signali amplitudasining elektr maydon kuchlanganligiga bog‘liqligi o‘rganildi.