用空心阴极放电管研究金属原子的光离化过程(Ⅰ)——铀原子的共振三步光电离实验

本篇文章主要研究了使用空心阴极放电管对金属原子，特别是铀原子进行共振三步光电离实验的过程。实验通过自制的Kr-U脉冲空心阴极放电管作为金属原子蒸气源，并以空心阴极放电管本身作为探测元件，研究了铀原子的共振双波长激发三步光电离过程的实验结果。 在进行实验的过程中，首先需要将空心阴极放电管中的放电气体压力设定为一定的值，以保证放电过程能够正常进行。然后，通过脉冲方波供电的方式，进行空心阴极放电，产生足够的高密度的原子蒸气。为了保证放电不会干扰光致电离过程的探测，需要在放电结束后延迟一段时间，再入射可调谐染料激光，激发并离化铀原子。 在实验装置与方法中，铀空心阴极放电管的长度为100mm，气充有约200Torr的气体作为放电缓冲气体。供电脉冲宽度为几百ps，前沿上升时间及后沿下降时间小于40ns，峰值电流大于600mA。实验采用调Q振荡器倍频后同时泵浦，铀原子共振激发与光离化的两台可调谐脉冲染料激光器，激光波长调谐范围565--620nm，脉宽10ns，峰值功率为几百kV，发散角为10-3rad。 实验过程中，使用示波器记录并观察铀原子的光离化信号。在实验结果中，成功记录到了铀原子的光离化信号，并且通过调节激光器的波长，使得激光波长与原子跃迁严格共振，实现了对铀原子的共振激发三步光电离过程。 本研究首次利用空心阴极放电管作为原子蒸气源，并以其作为探测元件，研究了铀原子的共振双波长激发三步光电离过程，为后续的激光光谱研究提供了新的研究思路和技术路径。