3.2 Stereo-ATI-Spektrometer - Goethe-Universität

Kapitel 2 Theoretische Grundlagen
2.1.3 Streuung am Ion
In diesem Abschnitt soll geklärt werden, wie sich Elektronen nach erfolgter Ionisation
in einem starken Laserfeld verhalten können. Dabei unterscheiden wir prinzipiell drei
Fälle je nach Zeitpunkt der Ionisation:
1. Das Elektron wird bei ωLt = 0, also bei einer Feldstärke von E = E0 · cos(0) =
E0 „geboren.“ Es liegt demnach ein Maximum des elektrischen Feldes vor.
Anschließend kehrt das Elektron mehrmals zum Ion zurück.
2. Freigesetzt wird das Elektron beispielsweise bei ωLt = 0.297 und kehrt einmalig
mit einer Energie Ekin = 3.17 · Up zurück.
3. ωLt = π und das Elektron kehrt nie zum Ion zurück, die maximale Energie
2
beträgt Ekin = 2 · Up.
Diese drei Fälle sind in Abbildung 2.2 grafisch dargestellt.
Abbildung 2.2: Elektrondynamik im elektromagnetischen Wechselfeld eines Lasers.
Oben ist der zeitliche Verlauf des elektrischen Feldes dargestellt. Unten sieht
man Elektron-Trajektorien für drei unterschiedliche Zeitpunkte der Ionisation.
Diese Zeitpunkte sind durch die gestrichelten und unterschiedlich gefärbten Linien
angedeutet bzw. sind entsprechend nummeriert. Entnommen aus [Hof09] und
leicht abgeändert.
Nun müssen weiterhin verschiedene Fälle unterschieden werden, wenn das Elektron
zum Ion zurückkehrt. Dabei gibt es drei Effekte:
10
1. Erzeugung Höherer Harmonischer nach dem 3-Stufen-Modell. Zunächst erfolgt
die Ionisation, gefolgt von einer oszillierenden Bewegung im elektrischen
Feld mit anschließender Rekombination unter Emission eines Photons, dessen