J. Phys. France 47, 1167-1173 (1986)
DOI: 10.1051/jphys:019860047070116700

Optical resonance detection by field ionization of Rydberg state in colinear laser spectroscopy

N. Bendali, H.T. Duong, P. Juncar, J.K.P. Lee, J.M. Saint-Jalm et J.L. Vialle

Laboratoire Aimé Cotton , CNRS , Campus d'Orsay, Bâtiment 505, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract
New efficient non-optical detection methods of optical resonances in colinear laser spectroscopy are described. A first method uses the field ionization of a Rydberg state populated by means of two lasers : one is single frequency and interacts colinearly with the fast atomic beam, the other one is multimode and interacts perpendicularly. By detecting, at resonance, the produced ions instead of the fluorescence photons, an overall efficiency of 1.1 x 10 -5 has been obtained, which is comparable to the usual sensitivity limit reached by the laser induced fluorescence method. A second similar experiment uses two single mode dye lasers both interacting colinearly with the fast atomic beam. Compared to the first technique an increase of the sensitivity by two orders of magnitude has been obtained (corresponding to an efficiency of 1.2 x 10- 3). Application to the study of on line produced short-lived isotopes is discussed.

Résumé
Deux nouvelles méthodes efficaces, et non optiques, de détection de résonance optique en spectroscopie colinéaire sont décrites. La première méthode utilise l'ionisation par champ d'un état de Rydberg peuplé à l'aide de deux lasers : le premier est monomode et interagit colinéairement avec le jet d'atomes rapides et le second est multimode et interagit perpendiculairement. En détectant, à la résonance, les ions produits à la place des photons de fluorescence, on obtient une efficacité de 1,1 x 10-5 qui est comparable à la limite de sensibilité habituellement atteinte par la méthode de fluorescence induite par laser. Une deuxième expérience similaire utilise deux lasers à colorant monomodes tous deux interagissant colinéairement avec le faisceau d'atomes rapides. Par comparaison avec la première méthode, on obtient un accroissement de la sensibilité de deux ordres de grandeur (correspondant à une efficacité de 1,2 x 10-3). L'application de ces méthodes à l'étude d'isotopes de courte durée de vie, produits en ligne, est examinée.

PACS
0760R - Visible and ultraviolet spectrometers.
3150 - Potential energy surfaces.
3230J - Visible and ultraviolet spectra.
3930 - Spectroscopic techniques.

Key words
atomic beams -- atomic excited states -- atomic spectra -- field ionisation -- spectroscopy