单H₂⁺离子的态选择性电离与(2+1)多光子电离捕获

该研究团队报道了利用(2+1)共振增强多光子电离(REMPI)技术,将单个H₂⁺分子离子高效选择性地装载至低温线性保罗陷阱中的振动-转动态特异性方法。通过H₂分子从X¹Σₑ⁺基态到E,F¹Σₖ⁺态的共振双光子激发,再经非共振单光子电离产生H₂⁺离子。这些离子源自残余H₂气体,并与共捕获的激光冷却⁹Be⁺离子进行协同冷却。 通过调节REMPI激光波长,研究人员观测到通过E,F¹Σₖ⁺中间态(ν′=0,L′=0,1,2,3)振动-转动能级对单个H₂⁺离子的装载效果。采用该振动-转动态超精细结构的量子逻辑光谱(QLS)技术,测得通过(ν′=0,L′=1)能级产生(ν⁺=0,L⁺=1)态H₂⁺的成功概率为85(6)%。此外还通过(ν′=0,L′=2)能级装载H₂⁺离子,并通过QLS确认其处于(ν⁺=0,L⁺=2)态。在19小时的QLS监测中未观察到转动激发态的衰减。 该工作为氢分子离子的单离子高精度光谱研究提供了一种高效的态选择性装载机制。

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