基于电场电离的铟里德伯原子束激光光谱研究

本工作报道了一种新型电场电离装置在共线几何下对成束快原子束进行高分辨率激光光谱测量的应用。结合使用脉冲激光向里德伯态的多步共振激发，该场电离技术相比非共振激光电离方法在同位素分离和原子参数测量方面表现出更高的灵敏度。该装置在 ISOLDE-CERN 的共线共振电离光谱实验上进行了测试，对铟原子从 5s$^2$5d~$^2$D$_{5/2}$ 和 5s$^2$5d~$^2$D$_{3/2}$ 态到 5s$^2$($n$)p~$^2$P 和 5s$^2$($n$)f~$^2$F 里德伯态（主量子数最高达 $n$ = 72）的跃迁进行了高分辨率测量。提取的里德伯能级能量被用于重新评估铟原子的电离势为 46670.1055(21) cm$^{-1}$。测定了 $^{113,115}$In 的 5s$^2$5d~$^2$D$_{5/2}$ 和 5s$^2$5d~$^2$D$_{3/2}$ 态的核磁偶极与核电四极超精细结构常数及能级同位素位移。结果与使用相对论耦合簇理论的计算进行了比较。电离势和同位素位移符合良好，而超精细结构常数的偏差表明在这些激发原子态中电子关联的重要性增加。为了进一步提高对奇异同位素测量的探测灵敏度，对工作中所实现的场电离装置进行了系统研究，并模拟并给出了一种改进设计。该改进设计提供了与场电离到离子探测距离无关的增强本底抑制能力。