本论文主要是在飞行时间质谱仪上,采用激光诱导的电子束作为电离源,研究里德堡态的形成机理及其动力学性质.激光诱导的电子束比传统的热电子束具有脉宽窄(几乎与激光的脉宽相当),数密度大等优点为研究里德堡态的形成机理及其动力学性质提供了有利的工具.而且电子束作用区域比激光区域大,能产生丰富的里德堡态观察到了激光激发产生里德堡态条件下难以发现的现象,本实验取得的主要结果如下:(1)采用355nm和308nm激光照射不锈钢靶,发射电子过程是双光子过程电子的剩余能量分别是2eV和3eV左右,大量电子产生的空间电荷效应使电子的能量分布有明显的加宽,大部分电子的能量为2~3 eV,也出现了一部分低能电子(<2eV)和高能(>15eV)的电子.这些低能和高能电子的存在对高里德堡态的形成起了重要作用.当照射到不锈钢靶上的激光强度为5~18mJ时测得每个激光脉冲发射到电离区内的电子数密度大约为3×10<9>~10<10>/cm<3>.(2)实验中确定了在光电子作用下形成的长寿命的高里德堡态不是电子直接激发产生的,而是通过低能电子与离子复合逐渐形成的.在此电子束数密度条件下,电子与离子的复合主要是通过电子的三体复合过程A<+>+e+e→A<*>+e电子e带走离子A<+>与低能电子e复合释放的能量,激发态(里德堡态)才能稳定下来.在电子能量分布中能量大于15eV的部分电子首先把气体电离为离子,由,于电离区内存在大量低能电子,产生的离子能俘获低能电子逐渐复合形成高里德堡态.(3)观察了电子能量、激光强度等因素对里德堡态寿命的影响,发现电子能量越高,复合形成的里德堡态的n值越低.里德堡态的寿命越短,电子能量越低.复合形成的里德堡态的n值越高,里德堡态的寿命也越长.长寿命的里德堡态多是由低能电子与离子复合形成的,而不是电子直接激发产生的,电子直接激发产生的里德堡态的寿命都很短.激光强度越高,激光诱导不锈钢发射的电子数量越多,空间电荷效应越强相应低能电子的数量增加,而且能量变得更低.因此复合形成的里德堡态的n值增高,寿命变长(4)以Ar、O2、N2为研究对象,考察了电子束加速电压(Ve)、直流(dc)电场、PF电场对里德堡态相对强度的影响,发现当电子能量接近气体电离势时,里德堡态的相对强度出现低谷.(5)采用里德堡态的场致电离技术,用双PF电场测量了里德堡态主量子数(n)的分.n主要分布在100~200之间.还考察了光电子的数密度及电子束的加速电压等因素对n值分布的影响,光电子的数密度越大产生的里德堡态的n值越高;电子束的加速电压越大,产生的里德堡态的n值越低.上述实验结果在关于高里德堡态寿命千差万别现象上,可能会有重要的参考价值.