一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的方法技术

本发明专利技术属于光电信息技术领域，提供了一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A‑B效应的方法，主要通过调整以下参数：螺线管中磁通量的大小、探测平面与负离子之间的距离、负离子到弹性表面的距离以及入射光子的能量，计算探测平面上径向电子通量分布，直至获取到满足清晰度要求的磁A‑B效应干涉图样，本发明专利技术通过改变螺线管中磁通量的大小及入射光子的能量得到了满足清晰度的磁A‑B效应的干涉图样；同时，通过改变探测平面的位置，实现在宏观尺度上直接观察负离子在表面附近光剥离的磁A‑B效应。

【技术实现步骤摘要】
一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的方法
本专利技术涉及光电信息
，尤其涉及一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的方法。
技术介绍
随着互联网大数据和半导体芯片的发展，光电子学技术已被应用到信息的检测、传输、存储和运算等各个领域。而负离子的光剥离过程是产生光电子的一个重要的途径。在物理学中，负离子在表面附近的光剥离动力学是研究经典力学和量子力学之间联系的典型模型，一直属于原子分子物理学的前沿研究课题。当负离子在表面附近发生光剥离后，光剥离电子将表现出丰富的动力学效应，对其研究可以促进光电子技术的发展，在实验和理论上得到了众多科学家的关注。随着强场和表面物理的发展，物理学家对微观粒子波动性的观测已经从微观领域向宏观世界拓展。当负离子在强电场中发生剥离时，如果在垂直于电场方向放置一个探测平面，将会在探测平面上观察到比较清晰的光剥离显微干涉图样。该干涉图样是由从负离子出发到达探测平面上一点的两条剥离电子波发生干涉引起的，此干涉现象类似于量子力学中比较有名的电子双缝干涉实验。当一个通电的螺线管置于两个狭缝后，探测器平面上电子几率密度分布的干涉图样将会发生变化，这种效应被称为磁A-B效应(AharonovBohm)。对磁A-B效应的实验验证是在1960年由科学家Chambers等人在电子干涉仪中首次报道的。由于电子的波长很短，双缝的间距要求很小，这些条件在实验中很难保证因而引起了人们的争论。随后，许多物理学家观察到了在不同环境下的磁A-B效应，例如非超导金属环、碳纳米管等，进一步验证了磁A-B效应的存在。但是现有技术中对于负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应，国内外的研究并未见报导。
技术实现思路
为了探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应，本专利技术提供了一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的方法，利用理论模型成像原理，通过改变螺线管中磁通量的大小及入射光子的能量得到清晰的磁A-B效应的干涉图样，以及改变探测平面的位置，实现了在宏观尺度上直接观察负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应。具体的，主要通过以下技术方案来实现：一种探测负离子在表面附近光剥离的磁AB效应的方法，包括：对所述负离子进行剥离得到一个剥离电子，并获取所述负离子发生剥离后像电荷的位置；根据放置在负离子附近的弹性表面对所述剥离电子的运动轨迹进行调控，直至获取到从所述负离子出发并到达探测平面上目标点的剥离电子的第一条运动轨迹，以及从所述像电荷的位置出发经所述弹性表面反射后到达探测平面上目标点的剥离电子的第二条运动轨迹，第一条运动轨迹和第二条运动轨迹对应的两列电子波发生干涉在探测平面上的电子通量分布中形成磁A-B效应干涉图样；当放置在负离子附近的螺线管通电后，调整以下参数中的至少一个：螺线管中磁通量的大小、探测平面与负离子之间的距离、负离子到弹性表面的距离以及入射光子的能量，计算探测平面上径向电子通量分布，直至获取到满足清晰度要求的磁A-B效应干涉图样。优选地，当放置在负离子附近的螺线管通电后，还包括：对剥离电子的波函数进行相位调控得到探测平面上径向电子通量分布公式，利用径向电子通量分布公式计算探测平面上目标点的剥离电子通量分布。优选地，所述剥离电子的波函数为：其中，为探测平面上目标点坐标，表示初始出射波，为出射点的坐标，Aj是波函数的振幅；Lj是第j条电子波的运动轨迹的长度，μj是马斯洛夫指数；Sj为第j条电子运动轨迹的经典作用量，j＝1,2。优选地，对剥离电子的波函数进行相位调控，具体包括：波函数的振幅为：第j条电子运动轨迹的经典作用量为是不存在螺线管时的作用量是螺线管外面的电磁场矢势；k是剥离电子的动量；根据Aj和Sj的公式可知经相位调控后的剥离电子波函数为：其中，c是光速，B＝0.31552，kb＝0.2354a.u..，i为虚数单位。优选地，探测平面上径向电子通量分布的计算公式为：其中，ψf表示目标点的剥离电子波函数，表示电子波函数ψf的复共轭，为波函数ψf对r的偏导数，为波函数对r的偏导数。优选地，根据经相位调控后的剥离电子波函数得到探测平面上径向电子通量分布的计算公式为：其中，jz为电子通量沿z轴方向的分量，jr为径向电子通量分布，φB为螺线管中磁通量的大小。优选地，探测平面与负离子之间的距离Z0为：5.29μm＜Z0＜2.65mm。优选地，螺线管中磁通量的大小φB为：0≤φB＜1000a.u.。优选地，负离子到弹性表面的距离d为：100≤d＜600a.u.。优选地，入射光子的能量Ep为：1.5≤Ep≤4.0eV。本专利技术相较于现有技术具有以下有益效果：1、通过改变螺线管中磁通量的大小及入射光子的能量得到了满足清晰度的磁A-B效应的干涉图样；2、通过改变探测平面的位置，实现了在宏观尺度上直接观察负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应。附图说明1、图1为本专利技术氢负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的物理图像；2、图2为本专利技术实施例中步骤60的实施方式(1)的探测平面上径向电子通量分布随通电螺线管中磁通量的变化曲线；3、图3为本专利技术实施例中步骤60的实施方式(1)的探测平面上径向电子通量分布随探测点位置和通电螺线管中磁通量的变化曲线；4、图4为本专利技术实施例中步骤60的实施方式(2)的探测平面上径向电子通量分布随通电螺线管中磁通量的变化曲线；5、图5为本专利技术实施例中步骤60的实施方式(2)的探测平面上径向电子通量分布随通电螺线管中磁通量变化的三维曲线；6、图6为本专利技术实施例中步骤60的实施方式(2)的探测平面上三维径向电子通量分布对应的各磁A-B效应干涉图样；7、图7为本专利技术实施例中步骤60的实施方式(3)不同入射光子的能量值对应的探测平面上的各磁A-B效应干涉图样；8、图8为本专利技术实施例步骤60的实施方式(4)中不同氢负离子到弹性表面的距离值对应的探测平面上的各磁A-B效应干涉图样；9、图9(a)为本专利技术实施例步骤60的实施方式(5)中探测平面上径向电子通量分布随探测平面与氢负离子之间的距离变化的三维曲线；图9(b)为本专利技术实施例步骤60的实施方式(5)中探测平面与氢负离子之间的距离Z0＝2.65mm对应的探测平面上的磁A-B效应的干涉图样。具体实施方式为了使本领域技术人员更清楚的理解本专利技术的核心思想，下面将结合附图对其进行详细的说明。本专利技术实施例提供了一种探测负离子在表面附近光剥离的磁AB效应的方法，包括以下步骤：步骤10，用一束激光照射氢负离子，使负离子剥离成一个中性的氢原子和一个剥离电子，表示为：H-+hν→H+e。步骤20，利用理论模型成像原理获取到所述氢负离子发生剥离后像电荷的位置，剥离电子及其像电荷构成两个相干波源。本专利技术所采用的理论模型成像方法物理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的方法，其特征在于，包括：/n对所述负离子进行剥离得到一个剥离电子，并获取所述负离子发生剥离后像电荷的位置；/n根据放置在负离子附近的弹性表面对所述剥离电子的运动轨迹进行调控，直至获取到从所述负离子出发并到达探测平面上目标点的剥离电子的第一条运动轨迹，以及从所述像电荷的位置出发经所述弹性表面反射后到达探测平面上目标点的剥离电子的第二条运动轨迹，第一条运动轨迹和第二条运动轨迹对应的两列电子波发生干涉在探测平面上的电子通量分布中磁A-B效应干涉图样；/n当放置在负离子附近的螺线管通电后，调整以下参数中的至少一个：螺线管中磁通量的大小、探测平面与负离子之间的距离、负离子到弹性表面的距离以及入射光子的能量，计算探测平面上径向电子通量分布，直至获取到满足清晰度要求的磁A-B效应干涉图样。/n

【技术特征摘要】
1.一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的方法，其特征在于，包括：
对所述负离子进行剥离得到一个剥离电子，并获取所述负离子发生剥离后像电荷的位置；
根据放置在负离子附近的弹性表面对所述剥离电子的运动轨迹进行调控，直至获取到从所述负离子出发并到达探测平面上目标点的剥离电子的第一条运动轨迹，以及从所述像电荷的位置出发经所述弹性表面反射后到达探测平面上目标点的剥离电子的第二条运动轨迹，第一条运动轨迹和第二条运动轨迹对应的两列电子波发生干涉在探测平面上的电子通量分布中磁A-B效应干涉图样；
当放置在负离子附近的螺线管通电后，调整以下参数中的至少一个：螺线管中磁通量的大小、探测平面与负离子之间的距离、负离子到弹性表面的距离以及入射光子的能量，计算探测平面上径向电子通量分布，直至获取到满足清晰度要求的磁A-B效应干涉图样。


2.如权利要求1所述的一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的方法，其特征在于，当放置在负离子附近的螺线管通电后，还包括：
对剥离电子的波函数进行相位调控得到探测平面上径向电子通量分布公式，利用径向电子通量分布公式计算探测平面上目标点的剥离电子通量分布。


3.如权利要求2所述的一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的方法，其特征在于，所述剥离电子的波函数为：



其中，为探测平面上目标点坐标，表示初始出射波，为出射点的坐标，Aj是波函数的振幅；Lj是第j条电子波的运动轨迹的长度，μj是马斯洛夫指数；Sj为第j条电子运动轨迹的经典作用量，j＝1,2。


4.如权利要求3所述的一种探测负离子在表面附近光剥离的磁A-B效应的方法，其特征在于，对剥离电子的波函数进行相位调控，具体包括：
波函数的振幅为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德华，张杰，马晓光，赵刚，徐钦峰，孙兆鹏，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37