Elektronenrückstreuung in starken Laserfeldern

• Antragsteller: Professor Dr. Hanspeter Helm
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5430187

Das Thema der wissenschaftlichen Arbeit von Herrn Kaminski ist die Untersuchung der Wechselwirkung von Atomen mit intensiven (1012-1015W/cm2) und ultrakurzen (100 fs) Laserpulsen. Ein Schwerpunkt seiner Untersuchungen ist die experimentelle Charakterisierung der Zweielektronen Emission von Edelgasen. Ein viel diskutiertes Modell für diesen Prozess ist das sogenannte Rückstreumodell. Es berücksichtigt, dass ein Elektron, das in einem ersten Ionisationsschritt vom Atom abgelöst wurde, durch das elektrische Feld des Lasers wieder zum Ion zurückgetrieben wird. Je nach Phasenlage der Emission ist die dabei im externen Feld aufgenommenen Energie groß genug, um Stoßionisation oder Stoßanregung des ionischen Rumpfes zu ermöglichen. Die maximale Energie des zurückgestreuten Elektrons hängt von der Intensität und von der Wellenlänge ab. Ein wesentlicher Aspekt der Untersuchungen von Herrn Kaminski ist der Einsatz unterschiedlicher Wellenlängen, um den Rückstreu-Mechanismus bei konstanter Laserintensität und damit kontrollierten Rückstreuenergie zu untersuchen. Zu diesem Thema gibt es bis heute keine systematischen Studien. Bei einer Intensität von 2x1013W/cm2 variiert die maximale Rückstreuenergie des Elektrons von 0.5 eV bei 300 nm bis zum Wert von 50 eV bei 3µm. Gleichzeitig steigt bei größerer Wellenlänge die räumliche Ausdehnung des zurückgestreuten Wellenpaketes. Damit verringert sich die Anregungs- und Ionisationswahrscheinlichkeit. Zur Analyse verwendet Herr Kaminski die in Freiburg entwickelten abbildenden Verfahren zur Elektronendetektion, insbesondere die selektive und koinzidente Beobachtung der beiden Elektronen aus einer Zweielektronen Emission. Gleichzeitig erlaubt die Methodik das Studium der Zweielektronen Emission im Übergangsbereich zwischen Multiphotonenionisation und Feldionisation. Dabei ist auch das wellenlängenabhängige Verhältnis von einfach geladenen zu doppelt geladenen Ionen von Interesse. Aufgrund der inhomogenen Intensitätsverteilung im Laserfokus tragen typischerweise breite Intensitätsbereiche zur integral gemessenen Ausbeute bei. Deshalb ist ein weiterer von Kaminski verfolgter Ansatz, die Untersuchung der ortsaufgelösten Ionenausbeute im Fokus. Eine Apparatur zur dreidimensionalen Auflösung der Ionenausbeute im Laserfokus wird von Kaminski im Rahmen einer Zusammenarbeit in Kanada eingesetzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Bernd Witzel