摘要
开展稀土元素高激发态的研究不仅是原子物理学、天体物理学、等离子体物理学等领域的重要课题，而且在许多高科技领域也有广泛的应用价值，如激光分离同位素、新型激光器的开发以及自电离无反转光放大等。Sm原子作为一种典型的稀土原子，因具有未填满的4f壳层，其原子结构很不稳定导致其光谱非常复杂，所以其高激发态的光谱和特性很值得研究。本文对Sm原子的束缚态和自电离态这两类高激发态的光谱和特性进行了系统而深入的实验研究。 对束缚态，采用自电离探测和直接光电离探测方法对其进行了系统研究。当采用自电离探测方法时，我们固定第一束激光和第三束激光的波长，扫描第二束激光的波长。第一束激光的波长固定在4f66s2→4f66s6p共振跃迁处，第三束激光的波长固定在4f66s+→4f66p+或4f66s+→4f55d6s+共振跃迁附近，第二束激光的波长在400nm到700nm范围内扫描。当采用直接光电离探测方法时，第一束激光的波长固定在4f66s2→4f66s6p共振跃迁处，第二束激光的波长进行宽波段扫描，将处在4f66s6p态的Sm原子进一步激发到偶宇称高激发态上后再吸收一个同样波长的光子，以达到光电离探测的目的。我们不仅获得了这些高激发态的能级位置、强度、角动量等信息，而且通过两种方法的比较将同一能域的Rydberg态和价态区分开来。 对自电离态，采用三步孤立实激发(ICE)技术对其进行了系统研究。这些自电离态属于4f66pnl或4f55d6snl(l=0，2)组态，它们是通过固定前两束激光的波长使原子在Rydberg态上布居，然后在4f66s+→4f66p+或4f66s+→4f55d6s+共振跃迁附近扫描第三束激光的波长得到的，按照不同的离子实跃迁可以对所得的自电离态进行分类。大多数情况下，自电离光谱呈现对称的Lorentz线形，通过Lorentz线形拟合，我们很容易地得到这些态的能级位置和宽度。另外，我们也研究了这些自电离态的组态相互作用、自电离速率等光谱特性。 总之，本工作系统研究了Sm原子的两类高激发态的光谱，并对它们的特性进行了分析，不仅确认了部分文献中已经报道的高激发态，而且还获得了大量新的高激发态。本文结果不仅大大丰富了Sm原子的光谱信息，而且还证实了ICE技术对Sm原子仍是适用的。我们期望本工作能对以后的实验和理论研究起到促进作用。
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