УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ HAVE "539.184.2ЛАЗЕРНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ЕДИНИЧНЫХ АТОМОВ В. И. Балыкин, Г. И. Беков, В. С. Летохов, В. И. Мишин СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 293 а) Классификация методов (294).б) Постановка задачи (295).в) Используемые лазеры с перестраиваемой длиной волны (297) 2. Флуоресцентное детектирование атомов 298 а) Многократное переизлучение атомом фотонов (298).б) Источники фона и его дискриминация ( 300). 1) Случай \> фл = ν π (300); 2) Случай \фл φ у л (301).в) Селективность детектирования (303).г) Обсуждение экспериментов (307).1) Атомы в паре (307); 2) Атомы в буферном газе (308); 3) Атомы в пучке (310).д) Абсолютная чувствительность (315).е) Дополнительные возможности метода (317).3. Фотоионизационное детектирование5 атомов 317 а) Многоступенчатая фотоионизация атомов (318).1) Нерезонансная фотоионизация возбужденных атомов (320); 2) Резонансное ьозбуждение высоко лежащего ридберговского состояния и ионизация его электрическим полем (321); 3) Резонансная ионизация атома через автоионпзационное состояние (322).б) Источники фона и его дискриминация (325).в) Селективность детектирования (32В).г) Обсуждение экспериментов (328).1) Атомный пар (329); 2) Атомы в буферном газе (329); 3) Атомы в пучке (330).д) Абсолютная чувствительность (332).е) Дополнительные возможности (336).-4.Детектирование атомов методом отклонения 336 а) Отклонение атомов в магнитном поле (336).б) Отклонение атомов резонансным световым давлением (338).в) Возможные комбинации методов (340).•5. Заключение.Примене •
АТОМ В ПОЛЕ ИЗЛУЧЕНИЯ МНОГОЧАСТОТНОГО ЛАЗЕРА Н. Б. Делоне, В. А. Коварский, А. В. Масалов, Η. Ф. Перельман СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 617 2. Основные свойства многочастотного лазерного излучения 619 3. Степенные процессы в немонохроматическом поле 623 4. Возмущение атомного спектра в немонохроматическом поле 627 а) Резонансное возмущение атомных уровней (628).б) Нерезонансное возмущение атомных уровней (631). 5. Многофотонное возбуждение атомов 633 6. Нелинейная ионизация атомов 634 а) Прямой процесс многофотонной ионизации атомов (635).б) Туннельный эффект в переменном поле (638).в) Резонансный процесс ионизации атома (640).1. Резонансная ионизация излучением с узким спектром (644).2. Резонансная ионизация излучением с широким спектром (647).7. Заключение 649 Цитированная литература 651 1. ВВЕДЕНИЕ
МНОГОФОТОННАЯ ИОНИЗАЦИЯ АТОМОВ Н. В. Делоне СОДЕРЖАНИЕ Введение 361 1. Специфические черты процесса многофотонной ионизации атомов 362 а) Теория Келдыша (362).б) Прямой процесс ионизации (364).в) Резонансный процесс ионизации (364).г) Спектр квазистационарных состояний системы атом -\-световое поле (364).д) Процессы, приводящие к ионизации атома в сильном световом поле (367).2. Теоретические методы описания процесса ионизации атома в световом поле 368 а) Используемые методы и области их применения (368).б) Метод теории возмущений (369).в) Квазиклассический метод (375).г) Заключение (376).3. Постановка эксперимента 377 а) Конкурирующие эффекты (377).б) Фоновые эффекты и их устранение (378).в) Диапазон изменения напряженности поля, при которой можно изучать нелинейный эффект (378).г) Измерение степени нелинейности, вероятности и сечения процесса многофотонной ионизации атомов (379).д) Лазерное излучение (382).е) Типичная постановка эксперимента (382).4. Прямой процесс многофотонной ионизации 384 а) Условия реализации (384).б) Наблюдение прямого процесса (384).в) Сечения прямого процесса ионизации (386).г) Основные итрги исследований (388). 5. Резонансный процесс многофотонной ионизации 389 а) Экспериментальные методы (390).1) Наблюдение частотной зависимости выхода ионов при фиксированной напряженности поля (390).2) Наблюдение зависимости выхода ионов от напряженности поля при фиксированной частоте излучения (391).3) Наблюдение зависимости величины к -д lg А г /д lg Q от частоты излучения (391).-б)Результаты исследования резонансного процесса ионизацпи (392).1) Идентифицируемые резонансы (393).2) Резонансы в эллиптически поляризованном поле (395).3) Резонансный процесс ионизации при большой напряженности поля.Неидентифицируемые резонансы .(396).-в)Основные итоги исследований (397).Заключение 398 Цитированная литература 399 ВВЕДЕНИЕ Взаимодействие атома с квантами света -фотонами -является одной из наиболее изученных глав физики микромира, стимулировавшей в начале века развитие квантовой механики.Однако за редкими исключениями все процессы, исследованные до последнего времени, были связаны с поглощением атомным электроном одного фотона.Рассмотрение однофотонных процессов определило всеобщий характер законов Эйнштейна, а также красной границы фотоэффекта.Между тем всегда было ясно, что, строго говоря, красная граница отсутствует, являясь не 1 УФН, т. 115, вып. 3 @ Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», «Успехи физических наук», 1975 г. *) См., например, обзор 62 .*•) См., например, монографию 63
Аналитически и численно исследуются спектры резонансов поглощения линейно поляризованной электромагнитной волны произвольной интенсивности при магнитном сканировании на вырожденных переходах атомов с полными моментами уровней J = 1 − J = 1, J = 2 − J = 1 и J = 1 − J = 2. Показано, что в спектрах резонансов поглощения при магнитном сканировании вблизи нулевого магнитного поля на указанных переходах атомов формируются когерентные структуры — резонансы электромагнитно-индуцированной прозрачности (ЭИП). Исследованы зависимости параметров резонансов ЭИП от характеристик и типов атомных переходов, величины магнитного поля и интенсивности электромагнитной волны. Определены вклады процессов, формирующих спектры резонансов ЭИП. Показано, что основной вклад в формирование резонансов ЭИП вносит эффект когерентности магнитных подуровней нижнего и верхнего состояний переходов, индуцируемый полем волны линейной поляризации. Установлено, что наиболее узкие резонансы ЭИП с шириной, определяемой константой релаксации нижнего уровня Γn, формируются на вырожденных переходах, содержащих Λ-схемы.
19ΎΗ г.Октябрь Том 126, вып. 2 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ Η АУ К НОВЫЕ ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ «21.378.365КВАНТОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Л. С. Корниенко, В. Б. Штейншлейгер СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 287 2. Парамагнитные кристаллы для квантовых усилителей 289 3. Устройство и характеристики современных квантовых усилителей 294 4. Применение квантовых усилителей 300 Цитированная литература 307 1. ВВЕДЕНИЕ Повышение чувствительности радиоприема всегда являлось одной из основных проблем радиоэлектроники.Острота и актуальность этой проблемы заметно возросла в 60-х годах в связи с началом активного изучения и освоения космического пространства.В то время в диапазоне микроволн *) -основном диапазоне волн для исследования космического пространства радиометодами -наилучшими по шумовым характеристикам входными радиоприемными устройствами считались кристаллические полупроводниковые смесители с шумовой температурой**) 1000 -2000 °К.Впоследствии благодаря разработке ряда новых входных малошумящих устройств (электронных микроволновых усилителей; параметрических, туннельных, транзисторных усилителей; квантовых усилителей), шумовую температуру радиоприемников в диапазоне микроволн удалось существенно снизить.Среди малошумящих устройств в микроволновом диапазоне квантовые усилители или, как их часто называют, мазеры, занимают особое место: они имеют наименьшие собственные шумы и являются своеобразным эталоном, степенью приближения к которому можно характеризовать шумовые устройства других типов малошумящих устройств.ШЩ^Шумовая температура квантовых усилителей чрезвычайно мала -•всего около 10 °К.Поэтому они применяются в тех случаях, когда главным требованием, предъявляемым к радиоприемной системе, является обеспечение предельно малой шумовой температуры.Именно к такого рода системам относятся наземные радиоприемные •системы дальней космической связи (ДКС) и ряд радиоастрономических *) К диапазону микроволн принято относить дециметровые, сантиметровые и миллиметровые длины волн.**) Шумовые свойства приемного устройства принято характеризовать шумовой температурой Т. Это есть измеренная в градусах Кельвина температура абсолютно черного тела -эквивалента антенны, тепловое излучение которого создает в приемнике шумы, равные по интенсивности собственным шумам последнего.