CRDS study of auto-ionizing Rydberg states of argon in a microwave discharge

Author： van der Ende B. M. Winslade C. Brooks R. L. deLaat R. H. Westwood N. P.C.

ISSN： 1208-6045

Source： Canadian Journal of Physics, Vol.87, Iss.5, 2009-05, pp. : 575-581

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Abstract

Optical transitions from two microwave discharge excited states of argon have been observed using cavity ring-down spectroscopy. These transitions originate on the high-lying levels, 3d[1/2]₁^° and 3d[3/2]₂^°, and terminate on the nf′[5/2] Rydberg (n = 8 to 22) levels, which, except for n = 8, lie between the ²P_3/2 and ²P_1/2 ionization thresholds. In total, 24 such spectral lines have been observed. The quantum defect for the f′ series has been measured and is compared to previously measured values. We observe a nearly threefold jump in line width in going from n = 8 to n = 9, below and above the ²P_3/2 threshold, respectively. The line widths are broad and increase monotonically with n (above 9), in contrast to the narrowing of line widths usually observed. We cannot attribute this to a single source but conclude that collisional, quasielastic l-mixing of the nf′[5/2] Rydberg states plays a significant role.Nous avons observé des transitions optiques de deux états excités de l’argon dans une décharge à micro-ondes en utilisant la spectroscopie « cavity ring-down ». Ces transitions partent des hauts niveaux 3d[1/2]₁^° et 3d[3/2]₂^° et se terminent sur les niveaux de Rydberg nf′[5/2] (n = 8 à 22) qui, excepté pour le n = 8, se retrouvent entre les seuils d’ionisation ²P_3/2 et ²P_1/2. Au total, nous avons observé 24 lignes spectrales de ce type. Nous avons mesuré le défaut quantique pour la série f′ et l’avons comparé à des valeurs obtenues précédemment. Nous observons une augmentation d’un facteur trois de la largeur en allant du n = 8 au n = 9, sous et au dessus du seuil ²P_3/2 respectivement. Les lignes sont larges et cette largeur augmente de façon monotone avec n (au dessus de 9), contrastant avec la diminution de largeur habituellement observée. Nous ne pouvons associer cet effet à un seul facteur, mais concluons que le mélange en l par collisions quasi-élastiques des états nf′[5/2] de Rydberg joue un rôle important.