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Wechselwirkung von Atomen und kleinen Molekülen mit intensiven, ultra-kurzen Laserpulsen

Zrost, Karl

German Title: Interaction of atoms and small molecules with intense, ultra-short laser pulses

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PDF, German
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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden vielfältige Untersuchungen zur Wechselwirkung von Atomen und Molekülen mit intensiven, ultra-kurzen Laserpulsen durchgeführt.Ziel war es, die korrelierte Dynamik von Elektronen auf einer Zeitskala von wenigen fs bis hin zu as in kinematisch vollständigen Experimenten zu untersuchen. Dazu wurde ein Reaktionsmikroskop mit einem Titansaphir-Laserverstärker kombiniert und die emittierten 25 fs-Pulse mittles eines im Rahmen dieser Arbeit entworfenen Pulskompressors auf 5 fs verkürzt. Pulse von so kurzer Dauer, wie sie lediglich in etwa 5 Laboren weltweit zur Verfügung stehen, sind schwer zu charakterisieren, weshalb neue Methoden entwickelt wurden die Pulse direkt am Ort des Targets, zu vermessen. In den aufgenommenen hochaufgelösten und volldifferentiellen Wirkungsquerschnitten der Einfachionisation verschiedener Edelgase wurden bei den verwendeten hohen Intensitäten unerwartete Strukturen entdeckt, die bei den kurzen Pulsen verwischen. Systematische Untersuchungen zur Doppelionisation führten zudem zur Erklärung der zuvor schon beobachteten Unterschiede in den differentiellen Querschnitten für verschiedene Edelgase. Die beobachtete Unterdrückung der Doppelionisation bei 5 fs Pulsen ist allerdings noch unverstanden. Weiterhin aufgenommene einfachdifferentielle Querschnitte für die Mehrfachionisation von Neon und Argon geben einen tiefen Einblick in die Vielteilchendynamik in intensiven Laserfeldern, wobei auch hier eine starke Abhängigkeit von der atomaren Struktur erstmals beobachtet wurde.

Translation of abstract (English)

In the course of this work the interaction of atoms and molecules with intense, ultra short laser pulses was investigated. The aim was to study the correlated dynamics of electrons on a timescale of few fs and even down to the as scale in cinematically complete experiments. For this the 25 fs pulses emitted by a titan-sapphire laser were shortened to 5 fs and sent into a reaction microscope. Pulses of this duration are accessible in only about 5 laboratories worldwide and hard to characterize. Consequently, new methods to measure the properties of the pulses directly at the target were developed. In the measured high-resolved, fully differential single ionisation cross sections of several rare gases unexpected structures were discovered at high intensities that wither with shorter pulses. Systematic investigations of double ionisation lead to the explanations of differences in the differential cross sections found earlier for several rare gases. However, the suppression of the double ionisation at 5 fs is not yet understood. The measured singly differential cross sections for multiple ionisation of neon and argon give a deeper insight in the many-particle dynamics in intense laser fields, and also here a strong dependence of the atomic structure was seen for the first time.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Ullrich, Prof. Dr. Joachim
Date of thesis defense: 9. February 2005
Date Deposited: 21. Mar 2005 15:23
Date: 2004
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Mehrphotonenionisation, Rückstoßimpulsspektroskopie, Femtosekundenlaser
Uncontrolled Keywords: Selbstphasenmodulation , Mehrelektronendynamikselfphase modulation , multi elektron dynamics
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