Bilderkennung und Optimierung in Starkfeld-Photoelektronen-Holographie

• Antragsteller: Nikolay Shvetsov-Shilovskiy, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 336041027

Die Starkfeld-Photoelektronen-Holographie (SFPH) ist eine sich schnell weiterentwickelnde Methode für zeitaufgelöste Visualisierung elektronischer und molekularer Dynamik. Die SFPH realisiert das Konzept der Holographie in der Physik der starken Laserfelder. Das Hologramm, welches in einem Tabletop-Experiment aufgenommen werden kann, entsteht durch die Interferenz von Photoelektronen: Elektronen, die aufgrund des Laserfeldes zu ihren Ionen zurückkehren und dort gestreut werden, interferieren mit den Elektronen, die den Detektor ohne Streuung erreichen. Dieses Hologramm in der Elektronen-Impulsverteilung enthält umfangreiche zeitaufgelöste Information sowohl über das Molekülion als auch das gestreute Elektron. Obwohl anfangs die tatsächliche Anwendung der SFPH auf statische Systeme beschränkt war, wurde diese Methode inzwischen zur Untersuchung von Kern- und Elektronen-Dynamik angewendet. Die Extraktion der Information, die in den experimentellen Interferenzmustern codiert ist, erfordert eine genaue theoretische Analyse. Das Hauptziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer theoretischen Methode, die die zeitaufgelöste Information über die Kerndynamik aus den Elektronen-Impulsverteilungen extrahieren kann. Diese Information wird als Ergebnis eines Optimierungsverfahrens erhalten, das die experimentellen Elektronen-Impulsverteilungen als zu erreichendes Ziel behandelt. Wir werden die Elektronen-Impulsverteilungen, die während der Optimierung berechnet werden, mit Hilfe der Methoden der Bilderkennung vergleichen. Außerdem werden wir die Form des Laserpulses optimieren, um diejenigen Interferenzstrukturen, die die wertvollste Information über das untersuchte Molekül liefern, zu verstärken. Da die Elektronen-Impulsverteilungen auch in laserinduzierter Elektronenbeugung benutzt werden, sind die erwarteten Ergebnisse des Projektes für das ganze Gebiet der zeitaufgelösten molekularen Bildgebung wichtig.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Dänemark
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Manfred Lein
• Kooperationspartner: Professor Dr. Lars Bojer Madsen