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Abstract

Metastable Argon ions which are produced by electron impact in a gas discharge, are optically pumped by irradiation with circularly polarized laser light in a magnetic field parallel to the laser beam. The pumping effect was made evident by monitoring the fluorescent light emitted after excitation. In particular, the polarization of the pumping light was alternately changed between circular and linear and synchronous changes of the fluorescent intensity were recorded. The obtained signal changed its sign, when the magnetic field was turned from parallel to perpendicular to the laser beam. From the intercept of the signal with the axis of the magnetic field the mean life of the metastable level could be inferred. It was shifted with rising pressure toward shorter values thus giving evidence of the dominating part played by collisions in the relaxation process. From the ratio of the signal and the total fluorescence the achieved orientation could be determined. It tells the ratio of the rates of pumping and relaxation. The relaxation time was found between 15 and 7 ns for Argon pressures ranging from 0.2 to 0.6 torr. The pumping time was two orders of magnitude larger than that.

Optisches Pumpen von metastabilen Argonionen in einer Hohlkatodenentladung

Metastabile Argonionen, die durch Elektronenstoßionisation in einer Gasentladung entstehen, werden durch Bestrahlen mit zirkularpolarisiertem Laserlicht im parallelen Magnetfeld optisch gepumpt. Das optische Pumpen wurde durch Messung des Fluoreszenzlichts nachgewiesen. Im einzelnen wurde die Polarisation des Pumplichts zwischen zirkular und linear alternierend geändert und synchrone Änderung der Fluoreszenzintensität registriert. Das Signal änderte sein Vorzeichen, wenn das Magnetfeld statt parallel senkrecht zum Laserstrahl angelegt wurde. Beim Übergang vom Nullfeld zum endlichen, vertikal orientierten Feld erfolgte ein Nulldurchgang des Signals bei einer bestimmten Feldstärke, aus deren Wert auf die mittlere Lebensdauer der Metastabilen im Resonanzzustand geschlossen werden konnte. Die mittlere Lebensdauer verkürzte sich erwartungsgemäß bei steigendem Argondruck. Aus dem Verhältnis des Pumpsignals zum totalen Fluoreszenzsignal konnte der erreichte Polarisationsgrad ermittelt werden. Er ist proportional zum Verhältnis aus Verweildauer im Resonanzzustand und mittlerer Absorptionszeit. Die Verweildauer wurde zwischen 15 ns und 7 ns ermittelt für Argondruck zwischen 0,2 und 0,6 Torr. Die mittlere Absorptionszeit war bis zu zwei Größenordnungen größer.