Continued studies of the beam-foil technique for atomic lifetime measurements using Li-like Ne

Abstract

In a previous report, problems which arise due to satellite contamination of spectral lines in beam foil spectroscopy have been discussed. In this report an experiment to measure the Li like resonance line lifetime for neon is described. It turns out that only a few satellite lines can affect the decay of the resonance line. This is due to: (1) the satellite line must blend the transition of interest; and (2) if the initial state of the satellite level decays with a rate very much faster than the excited state giving rise to the resonance line, then the effect is small. The upper satellite level in the cases studied here is 2pnl and this configuration will go above the ls(sup 2)2s ionization limit for some value of n. Once the initial state of the satellite line is above the ionization limit, very fast autoionization channels become open for many of the levels of the 2pnl configuration. It was seen that already for n = 7 the 2pnl levels go above the ionization limit for Ne. However the 2p6l levels are predicted to decay quite fast (at least a factor of ten faster) compared to the decay of the ls(sup 2)2p level, and therefore the effect of the satellite contamination on the resonance line lifetime may be minimal. To test this decay data for the Li-like Ne resonance lines was recorded. A decay curve for the stronger of the two resonance lines, the (sup 2)S(sub 1/2)-(sup 2)P(sub 3/2) transition are shown in this paper. Particular attention was paid to recording many points close to the foil zero position, since deviations from a single exponential decay can be expected in this region. It was found, however, that a single exponential decay with a decay constant matching the theoretical lifetime of the 2p(sup 2)P(sub 3/2) level. This is in agreement with the model described above.

これまでの研究で、ビームフォイル分光において得られるスペクトル線に対する衛星線の混成によって生じる問題を論じている。ここでは、ネオンに関するLi型共鳴線の寿命の測定に関する実験結果を報告する。結果は2、3の衛星線だけが共鳴線の減衰に影響することが分かった。この原因は、(1)衛星線が関与する遷移と混合しなければならないこと、および(2)もし衛星線の準位の初期状態が共鳴線の原因となる励起状態より極めて速い速度で減衰するならば、その効果は小さい、ということに起因する。今回研究した衛星線の上の状態は2pnlで、この電子配置はnの幾つかの値に対して1s(sup 2)2s状態のイオン化限界の上に位置する。衛星線の初期状態が一旦イオン化限界の上にくると、2pnlの電子配置を持つ多くの準位に対して非常に速い自動イオン化チャンネルが開かれる。n=7の場合、2pnl準位はNeのイオン化限界の上に位置することが分かった。しかし2p6l準位は1s(sup 2)2p準位の減衰に比べて少なくとも10倍は速く減衰することが予想される。その結果、共鳴線の寿命への衛星線の混成効果は最小限となる。これを確認するためにLi型Neの共鳴線に関する減衰のデータを記録した。2本の共鳴線の中で強い方の線、(sup 2)S(sub 1/2)-(sup 2)P(sub 3/2)遷移に関する減衰曲線を本文中に示す。減衰が単一の指数関数で表せない可能性の高いフォイルのゼロ点に近い多くのデータにとくに注目した。しかし、結果は2p(sup 2)P(sub 3/2)準位に対する理論値に合った減衰定数によって表される単一の指数関数で記述されることが判明した。これは上述のモデルと一致する。