Pugliese, Silvina N. (2013) Investigación de procesos de ionización de moléculas de agua por interacción con radiación láser. / Investigation of water ionization by interaction with laser radiation. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
![[img]](/style/images/fileicons/application_pdf.png)
| PDF (Tesis) Español 3614Kb |
Resumen en español
En esta Tesis se estudia la ionización de la molécula de agua fija en el espacio por interacción con un pulso láser intenso y de muy corta duración (del orden de los femtosegundos), en el régimen de ionización multifotónica (parámetro de Keldysh γK > 1). En el marco de la teoría cuántica de perturbaciones dependientes del tiempo, se estudian distintas aproximaciones para el estado que describe al electrón emitido al continuo, con el objetivo de estudiar las interacciones electrón-láser y electrón-molécula residual. Se comienza con el blanco más sencillo: el átomo de Hidrógeno. Se presentan las aproximaciones y se compara con la solución de la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo (Time Dependent Schrödinger Equation TDSE). Se trabaja en la aproximación Coulomb-Volkov (Coulomb-Volkov approximation o CVA) y se introduce la aproximación Dipolar (DipA) que consiste en la factorización de la matriz de transición en un factor que depende fundamentalmente del pulso láser y otro que depende únicamente del blanco y del estado final. Se analiza también la aproximación de campo intenso (Strong Fiel Approximation o SFA) y SFA-DipA en los gauges de longitud y velocidad. Luego se introduce la función de onda electrónica para el agua, mediante determi- nantes de Slater de funciones de onda de un sólo electrón expandidas como suma de orbitales tipo gausianos (GTOs). Considerando un único electrón activo se calculan las probabilidades de emisión electrónica bajo la aproximación SFA. Por último se realiza la descomposición del orbital HOMO como combinación lineal de orbitales hidrogenoides o bien de orbitales de Slater (STOs), de manera de poder incluir una carga efectiva en el estado final electrónico. Se obtienen espectros de ionización en las aproximaciones Coulomb-Volkov (CVA) y Dipolar (DipA) y las distribuciones angulares de emisión para distintos arreglos geométricos de la molécula con el vector de polarización del láser.
Resumen en inglés
In this Thesis we study the ionization of fixed in space water molecules by the interaction with intense femtosecond laser pulses, in the multiphotonic regime (Keldysh parameter γK > 1). Using the time-dependent perturbation theory we study different approximations for the final state of the photoelectron emited to the continuum. We start with the simplest target: the Hydrogen atom. We implement the different approximations and compare the results with the resolution of the Time Dependent Schrödinger Equation (TDSE). We introduce the Coulomb-Volkov Approximation (CVA) and the Dipolar Approximation (DipA), which consist in the factorization of the transition matrix into two contributions, one that depends basically on the laser pulse and the other that depends only on the target and the final state. We also analize the Strong Field Approximation (SFA) and SFA-DipA in the length and velocity gauges. Then, we introduce the description of the molecular orbitals (MOs) of the multielectronic target, using Slater determinants of one electron wave functions as a expansion of gaussian type orbitals (GTOs). In the one active electron approximation, we calculate the probabilities for the electronic emission within SFA. Finally we develope a decomposition for the HOMO orbital as a lineal combination of hydrogenic orbitals or Slater orbitals (STOs). In this way we can introduce an affective charge to describe the electron-residual molecule interaction. We obtain ionization spectra in the CVA and DipA approximations and the angular distribution for the emitted electron, for different orientation of the polarization vector with respect to the target.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Ionization, Ionización, Water, Agua, Laser radiation, Radiación láser, Schroedinger equation, Ecuación de Schroedinger, Photoionization, Fotoionización |
| Referencias: | [1] E. B. Podgorsak, Radiation Physics for Medical Physicist, 2006, Springer. Captulo 7: Interactions of Photons with Matter. 1, 2 [2] Review of Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students, 2003, International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria. Captulo 1: Basic Radiarion Physics. Fig 1.8 p 32 2, 3 [3] Fernandez, Alonso Benjamn et. al., El laser, la luz de nuestro tiempo, Salamanca, Espa~na 2010. Pag. 96 2, 4 [4] Corkum y Krausz N. Phys. 620 381 (2007) 3 [5] C.J. Joachain, N. J. Kylstra y R. M. Potvliege, Atoms in Intense Laser Fields, 2012. Cambridge University Press. 3, 4, 7, 10, 11 [6] Brandsen y C.J. Joachain, Physics of Atoms and Molecules, 1996. Cambridge University Press. 7, 18 [7] Brandsen y C.J. Joachain, Physics of Atoms and Molecules, 1996. Cambridge University Press. Pag. 166. 16 [8] C.J. Joachain, Quantum Collision Theory, 1996. North Holland Physics Publishing. Pag. 672 60 [9] L. V. Keldysh. Zh. Eksp. Teor. Fiz., 47:1945{1957, 1964. 9 [10] F. H. M. Faisal. J. Phys. B, 6(4):L89{L92, 1973. [11] Howard R. Reiss. Phys. Rev. A, 22:1786{1813, 1980. [12] D. B. Milosevic, G. G. Paulus, D. Bauer, and W. Becker. J. Phys. B, 39(14): R203{R262, 2006. 9, 11, 12 [13] G. Duchateau, E. Cormier, and R. Gayet. Phys. Rev. A, 66:23412, 2002. 9, 17 [14] M. Lewenstein et. al Phys. Rev. A, (49), 2117, 1994 10 [15] S. Datta J. Phys. B: At. Mol. Phys. 18 853, 1985 16, 36 [16] R. Della Picca, J. Fiol, P. D. Fainstein, J. P. Hansen and A. Dubois J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 45 194009, 2012 27, 29 [17] R. Della Picca, J. Fiol, P. D. Fainstein J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 46 175603, 2013 14, 15, 19, 23 [18] A. Dubois, S. Carniato, P. D. Fainstein, and J. P. Hansen Physical Review A 84 012708, 2011 27 [19] D. Bauer and P. Koval. Comput. Phys. Commun. 174:396-421, 2006 18 [20] R. Guichard, H. Bachau, E. Cormier, R. Gayet, and V. D. Rodrguez. Physica Scripta Volume T, 76:397{409, 2007. 11, 15 [21] J. H. Jensen and J. C. Kromann, The Molecule Calculator: A Web Application for Fast Quantum Mechanics-Based Estimation of Molecular Properties, J. Chem. Educ., 2013, 90 (8), pp 10931095. DOI: 10.1021/ed400164n 28 [22] M. Yamazaki, J. Adachi, T. Teramoto, A. Yagishita, M. Stener and P. Decleva J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42 051001, 2009 25, 49, 51, 53 [23] S. Petretti, A. Saenz, A. Castro, P. Decleva Chemical Physics Volume 414, pages 45-52, 2013 34 [24] M. Fiori, J. E. Miraglia Computer Physics Communications 183 2528-2534, 2012 51 [25] D. Belkic Physica Scripta Vol. 39, 226-229, 1989 40, 43 [26] F. O. Ellison and H. Shull J. Chem. Phys. 23 2348, 1955 37 [27] R. Moccia J. Chem. Phys. 40 2186, 1964 37, 39, 45, 46, 49 [28] L. C. Chiu and M. Moharerrzadeh J. Chem. Phys. 108 5230, 1998 51 [29] Michael W. Schmidt, Kim K. Baldridge, Jerry A. Boatz, Steven T. Elbert, Mark S. Gordon, Jan H. Jensen, Shiro Koseki, Nikita Matsunaga, Kiet A. Nguyen, Shujun Su, Theresa L. Windus, Michel Dupuis, and John A. Montgomery. J. Comp. Chem., 14(11):1347{1363, 1993. 27, 37 [30] J. P. Hansen, comunicacion privada. 27, 37 [31] J. Fiol, comunicacion privada. 16, 18, 44 |
| Materias: | Física |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Interacción de la radiación con la materia > Colisiones atómicas y físicas de superficies |
| Código ID: | 428 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 14 Mar 2014 15:48 |
| Última Modificación: | 14 Mar 2014 15:48 |
Personal del repositorio solamente: página de control del documento
