氢离子与碳膜相互作用的实验研究

此文报道了H+、H+2和H+3离子通过碳膜后,在其中产生的各种微量产物的测量结果.讨论了离子与碳膜作用中的电荷交换过程.分析了这些微量产物的形成机理.实验证明在产物的形成中电荷交换过程起关键作用.研究了离子与碳膜作用中的团簇效应和尾流效应.     

H3+团簇离子的实验研究

报道了H+ 3 离子通过碳膜后 ,在其中产生的各种微量产物的测量结果 ,讨论了离子与碳膜作用中的电荷交换过程 ,分析了这些微量产物的形成机理 ,证明在产物的形成中电荷交换过程起关键作用 ,研究了离子与碳膜作用中的团簇效应和尾流效应. The yields of H -, H, H 2, H + 2 and H + 3 for H + 3 ions passing through carbon foils have been measured respectively.The results show that the charge exchange process in the interaction of Hydrogen ions with carbon foils plays a key role in the formation of these products. The cluster effects and wake effect of H + 2 and H + 3 ions in carbon foils are also discussed.     

低能氘团簇离子(d+3)诱发固体靶内D-D核聚变过程中的团簇效应研究

通过对由三个氘原子组成的氘团簇离子(d⁺₃)与三个分立的氘核(3d⁺)在轰击吸氘固体靶时所发生的D-D聚变反应率的差别的研究，进而揭示氘团簇离子在与固体靶中的氘核发生聚变反应时所体现出的团簇效应.实验结果显示，在10—40keV/d能区，每个氘团簇中的氘核(d⁺₃/3)所产生的聚变反应率高于具有相同速度的独立氘核(d⁺)所产生的聚变反应率.反之，在50—100keV/d能区，独立氘核比之于氘团簇中的单个氘核所产生的聚变反应率要高.两者之间的比值具有非常明显的能量相关性.这种团簇特性与团簇离子本身特性及固体靶环境等多方面因素有关.对其作用过程和实验中观测到的现象的实质做了具体讨论. 关键词：     

H+5团簇离子及其中性团簇产物H3和H4

报道了H+5的实验结果.分析讨论了H+5的形成和分解途径.根据理论分析,以稳定的H+3为核心与一个或多个氢分子结合可能形成稳定的H+n氢团簇离子.另一方面,在高频离子源中, 有发生H+3与H2反应的条件.实验中,从高频离子源引出的离子束被静电加速器加速,然后用90°磁分析器选择质量数为5的离子,再将这些离子偏转20°,最后在20°方向测量它们的能谱.从能谱发现,在高频离子源中可能通过H+3与H2的离子-分子反应形成了H+5团簇离子;并且在H+5的分解产物中还发现可能存在H3和H4等中性团簇产物.     

MeV氢微团簇离子与固体介质的电荷交换

利用静电加速器提供的0.6—1.8MeV的H⁺，H⁺₂，H⁺₃离子，轰击不同厚度的碳膜，分别测量这些离子通过碳膜后各种产物的产额. 得到了不同能量的H⁺通过碳膜后中性原子H和负离子H^-的产额随入射质子速度的变化关系；分别得到能量为1.2MeV,1.8MeV的H⁺₂，H⁺₃团簇离子通过不同厚度碳膜的透射产额及其与团簇离子在碳膜中驻留时间的关系；对结果进行了理论分析与讨论. 关键词： 团簇离子 电荷交换     

甲醇/水混合团簇的多光子电离质谱研究

利用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对甲醇/水混合团簇进行了研究.在脉冲激光波长为355 nm条件下观测到团簇离子.主要的电离产物为质子化的(CH3OH)n(H2O)H+(n=l-13)混合团簇离子与(CH3OH)nH+团簇离子,经分析(CH3OH)1o(H2O) H+和(CH3OH)3H+为幻数结构.甲醇水混合团簇电离后团簇离子发生内部质子化转移反应是形成质子化团簇离子的主要原因.不同尺寸团簇离子信号强度随电离激光光强变化的光强指数曲线显示,团簇均发生四光子电离过程.     

H+4团簇离子和它的中性团簇产物H3

报道了关于H+4团簇的实验研究结果,从H+4的分解能谱发现可能存在H3团簇.分析讨论了H+4的形成方式和可能的分解途径.     

H+2团簇与固体相互作用的Monte Carlo模拟

讨论了H+2团簇在物质中的作用过程, 包括库仑爆炸过程、尾流势的影响和与靶原子的近碰撞等. 开发成功了一套适用于不同靶材料的Monte Carlo模拟程序, 模拟计算了H+2通过碳膜后出射粒子的能谱和角分布, 并与实验结果进行了比较.     

C20离子团簇在氧化物中穿行时库仑爆炸过程的理论研究

研究了C20团簇在几种金属氧化物(Al2O3,SiO2)中穿行时发生的库仑爆炸过程.采用线性介电响应理论,并结合Mermin形式的介电函数,得到了团簇中各组成离子的空间感应势,其中组成团簇中各组成离子的电荷分布情况由Brandt-Kitagawa有效电荷理论模型来描述.通过求解运动方程得到离子团结构随时间的演化过程,并采用Monte Carlo方法模拟了爆炸过程中的多重散射现象.我们发现,尾流效应使团簇的空间结构和电荷分布呈现非对称性.     

C20离子团簇在氧化物中穿行时库仑爆炸过程的理论研究

本文研究了C20团簇在几种金属氧化物(Al2O3,SiO2)中穿行时发生的库仑爆炸过程.采用线性介电响应理论,并结合Mermin形式的介电函数,得到了团簇中各组成离子的空间感应势,其中组成团簇中各组成离子的电荷分布情况由Brandt-Kitagawa有效电荷理论模型来描述.通过求解运动方程得到离子团结构随时间的演化过程,并采用Monte Carlo方法模拟了爆炸过程中的多重散射现象.我们发现,尾流效应使团簇的空间结构和电荷分布呈现非对称性.     

H+2，H+3团簇离子在沟道条件下的背散射 质子产额测量

采用卢瑟福背散射方法，测得了每质子能量为650 keV的H⁺₂，H+₃团簇离子在Si晶体<100>和<110>沟道条件下的质子背散射能谱.结果发现，由于H⁺₂，H⁺₃团簇在晶体中的库仑爆炸和团簇效应，H⁺₂的背散射质子产额大于H ⁺的背散射产额，而H^{+< 关键词： 团簇 沟道效应 库仑爆炸 背散射}     

Hydrogen atoms in impurity-helium solids

Electron spin resonance (ESR) is employed to study atomic impurities (H and D) stabilized in impurity-helium (Im-He) solids at 1.35-1.5 K. The kinetics of the low temperature tunneling exchange reactions (D+H2-->H+HD, D+HD-->H+D2) are investigated in Im-He samples containing several different mixtures of hydrogen and deuterium impurities. The ESR line structures help determine the local environment of atoms trapped in Im-He solids. High concentrations of atomic hydrogen stored in Im-He solids may ultimately find applications in energy storage, matrix-isolation spectroscopy, and studies of different quantum statistical effects.     

基于多光子电离的乙醇团簇飞行时间质谱研究

YAG脉冲激光倍频输出的532 nm和355 nm激光对脉冲分子束超声膨胀产生的中性乙醇团簇进行了电离,通过飞行时间质谱测量发现355 nm激光可对其实现3光子共振电离,观测到质子化的团簇离子序列(CH3CH2OH)nH+和 (CH3CH2OH)n (H2O)H+,其中(CH3CH2OH)3H+具有幻数结构.结合密度泛函理论中的B3LYP杂化方法加6-31G++基组水平上的计算,对质子化乙醇离子的结构及稳定性进行了推测,并讨论了乙醇团簇电离后的质子转移反应生成质子化团簇的机理.而对于另一个水合质子化团簇序列(CH3CH2OH)n(H2O)H+,由于溶剂化的影响只在较大尺寸时才出现.     

中等光强纳秒激光电离苯团簇产生多价碳离子的数值模拟和实验研究

飞秒强激光与团簇相互作用产生多价离子的现象已被广泛报道,然而近期多个研究小组发现当功率密度低至1010W/cm2的纳秒激光照射团簇时,同样也观察到了多价离子的存在.虽然可以用"多光子电离引发-逆韧致吸收加热-电子碰撞电离"电离机理对这种现象进行解释,但是缺乏相应的数值模拟.建立了一个简化的数值模型,根据有质动力势Up计算团簇内电子能量,再由Lotz公式计算出相应的电离截面,最后由动力学反应速率方程计算出团簇内多价碳离子随时间的演变.详细分析了团簇尺寸、电子密度等关键参数对多价离子产生的影响.数值模拟结果表明:团簇电离在小于0.7 ns时间尺度内完成,C2+,C3+和C4+多价离子强度达到平衡后,离子相对强度由大到小依次为C2+,C3+,C4+,这与实验结果相一致;多价离子的价态随着团簇尺寸的增加而升高,半径为5.6 nm的苯团簇比半径为3 nm的苯团簇更容易产生高价态的离子,这也与实验结果相一致.     

Mn12-Ac磁性分子团簇单晶的热重-差热分析与结构转变

通过热重-差热分析(TG-DTA)，考察了Mn12-Ac磁性分子晶体从室温到270℃的热失重过程.结合x射线粉末衍射分析，认为在第一个失重阶段，即25—110℃，Mn12-Ac失去了处于团簇分子间隙的结晶乙酸和结晶水，同时失去了团簇分子中与4个Mn3+配位的4个H2O，Mn12-Ac单晶结构被破坏，但是团簇分子的基本结构依然存在；在第二个失重阶段，即180—230℃，Mn12-Ac转变为γ-Mn2O3，其中混有少量Mn3O4. 关键词： Mn12 分子团簇 热重-差热分析 x射线衍射     

乙胺分子的多光子电离过程质谱研究

报道了乙胺分子在４４０～４７５ｎｍ波长范围内多光子电离（ＭＰＩ）质谱（ＭＳ）研究结果。碎片离子主要由母体离子碎裂模式产生。母体离子ＣＨ３ＣＨ２Ｎ＋·Ｈ２由经３ｓ里德堡态的（２＋２）共振多光子电离产生后，大部分发生β键断裂，形成ＣＨ２＝Ｎ＋Ｈ２离子，还有一部分再吸收一个光子，通过Ｃ－Ｈ（ＣＨ２）键的断裂产生了ＣＨ３ＣＨ＝Ｎ＋Ｈ２离子。ＣＨ３ＣＨ＝Ｎ＋Ｈ２和ＣＨ２＝Ｎ＋Ｈ２离子最容易发生的碎裂过程是脱去氢分子，分别产生Ｃ２Ｈ４Ｎ＋（分子式）离子和ＣＨ≡Ｎ＋Ｈ离子。     

H4+的稳定性及形成和分解过程实验研究

利用Penning ion trap获得了七种不同延时时间(即反应时间)的离子谱Hn+(n≤4),用充分的实验数据证实了H4+是稳定的,稳定时间达1秒量级。实验结果显示：H4+是经合成反应H2++H2→H4+,H3++H+H2→H4++H2产生的;H4+的分解产物是H3++H。分析得出：H4+构型为H3+-核构型。