Cs(6 ~2D_(5/2))与H_2反应生成的CsH分子的转动和振动态分布

利用激光泵浦-探测技术,在样品池条件下,研究了Cs(6D5/2)态与H2反应生成的CsH分子基电子态的转动和振动的量子态分布。在Cs-H2混合蒸气中,脉冲激光双光子激发Cs(6D5/2)态,另一台调频脉冲激光器扫描CsHX1Σ+(v″,J″)→A1Σ+(v′,J′=J″±1)吸收线,发现CsH分子只有v″=0和1上的振动带上有布居而不布居在v″1的振动带上。v″=0和1上的转动带分布呈现单峰结构,其峰值位于J″=6～8处,转动带分布轮廓与池温下的统计分布接近。转动Boltzmann温度分别为(458±20)K(对v″=1)和(447±18)K(对v″=0),得到的CsH分子的转动温度稍低于池温。从转动态分布得到v″=1与v″=0上布居数之比约为0.897,从而计算出CsH基电子态上的平均转动能ER和平均振动能EV,有效能减去平均振转能得到平均平动能ET。CsH分子3种能量的相对比值fT∶fV∶     

RbH(X1∑+,v=O～2)能级与H2碰撞振动能量转移

利用积分时间分辨荧光光谱方法,研究了RbH(X1Σ+,v=0～2)与H2间的振动碰撞能量转移。在Rb-H2混合样品池中,泵浦激光双光子激发Rb原子至6D态,Rb(6D)与H2反应生成RbH(X1Σ+)分子,探测激光延迟泵浦激光20ns,通过激光感应荧光光谱(LIF)的测量,确定了X1Σ+(v=0～2,J)原生态的转动布居分布。增加检测激光与泵浦激光的延迟时间,测量了0～10μs延迟时间内各振动态时间分辨LIF强度,v=0,1能级荧光信号先增加后缓慢减弱,这是因为RbH在瞬间形成后通过碰撞转移和扩散而减少所致。通过速率方程分析,并利用振动能级上布居数变化与积分时间分辨荧光强度的关系,得到v=1→v=0和v=2→v=1的碰撞转移速率系数分别为(2.8±0.6)×10-11cm3·s-1和(3.4±0.8)×10-11cm3·s-1。而v=0,1,2的扩散率分别为(4.9±1.1)×105,(1.0±0.3)×105,(0.6±0.2)×105s-1。实验表明,v=2能级上布居数衰减率最大。     

Ketene的218 nm光解的速度离子成像研究

用离子速度成像方法研究了乙烯酮分子在218 nm光解下的光解动力学,得到了光解产物CO的共振多光子电离谱,以及在不同振转态的角分布和平动能分布。得出如下结论：(1)CO(X~1∑~ )在v=0和v=1两个振动态都具有较热的转动激发,而且在v=0振动态的转动激发要比在v=1振动态的转动激发高；(2)乙烯酮分子在218nm光解的主要通道是产生CH_2((?)~1A_1) CO(X~1∑~ )产物通道,同时产生CH_2((?)~1B_1) CO(X~1∑~ )和CH_2((?)~3B_1) CO(X~1∑~ )产物通道也可能存在。(3)光解产物CO在不同振转态的各向异性参数β都大于零,对于不同的振动态观察到的现象没有明显地不同。     

高位振动态RbH(Х1Σ+,v″≧15) 与CO2碰撞转移中的能量相关性

研究了高位振动态RbH(Х1Σ+,v″=15-21)与CO2碰撞转移过程。脉冲激光激发RbH至高位态,利用激光感应荧光 光谱(LIF)得到RbH(Х1Σ+,v″)与CO2的猝灭速率系数,。利用激光泛频光谱技术,测量了CO2(0000,J)高转动态分布。得到了转动温度,从而获得了平均转动能和转动能的变化<ΔErot>,发现。对于v"=16,证实了振动—振动能量转移的4-1近共振过程。在一次碰撞条件下,通过速率方程分析,得到RH(v")-CO2振转速率系数。对于v"=15,J=32-48,速率系数在1.25-0.33×10-13cm3s-1.之间,对于v"=21,速率系数在2.47-1. 53×10-13cm3s-1之间,其能量相关性是明显的。     

CsH(X1∑+,v≥15)与CO2碰撞中的振动-转动能量转移

研究了高位振动激发态CsH(v"=15～21)与CO2振动-转动碰撞转移过程.脉冲激光激发CsH至高振动态,利用激光感生荧光光谱(LIF)得到CsH(v")与CO2的猝灭速率系数kv"(CO2),kv"＝21(CO2)＝7kv"＝15(CO2).研究了CsH(v")+H2的弛豫过程,有kv"(H2)＞kv"(CQ),碰撞弛豫速率系数的质量效应明显.利用激光泛频光谱技术,测量了CO2(00°0)的转动态分布.对于CO2与CsH(v"=15)碰撞,CQ2有转动温度Trot=(605±50)K;对于v"=21,Trot=(780±70)K.基于转动温度,得到CO2的平均转动能〈Erot〉和转动能的变化〈ΔErot〉,发现〈ΔErot〉v"=21～2.7〈△Erot〉v"=15.由对CO2转动能级受激吸收线轮廓测量,得到J=36～48各能级的平均平动能〈Etel〉,对于v"＝15,〈Erel〉＝600～972 cm-1;对于v"=21,〈Erel〉=972～1351cm-1.低J值有低平动能.外推平动能到初始平动能520 cm-1(池温500 K的平动能)对于v"＝15和v"＝21,分别得到阈值Jth =34和24.大于初始平动能的转动态均处于Jth值之上.     

H_2(v=1)与CO_2碰撞中CO_2的振动和转动激发

利用高分辨率瞬时激光光谱技术,研究了H2(1,1)与CO2碰撞中的能量转移。受激拉曼泵浦把H2(0,1)激发到H2(1,1)能级,H2(1,1)与CO2碰撞,使CO2的振转态得到布居,通过泛频吸收得到CO2(0000)和(0001)的转动态分布,测量H2(0,1)和H2(1,1)的CARS(相干反斯托克斯拉曼散射)谱,得到这二个能级布居数密度之比,而H2(0,1)密度通过在池温300K下H2(v=0)的转动Boltzmann分布得到。碰撞转移速率系数由一个速率方程得到,对于CO2(0000)J=48~76,速率系数ktr从(3.9±0.8)×10-11单调递增到(1.4±0.3)×10-10 cm3·molecule-1·s-1,而对于(0001)J=5~33,速率系数均在(4.3±0.9)×10-12cm3·molecule-1·s-1附近。随H2(1,1)的激发,在0.5μs内测量CO2(0000)和(0001)原生态的转动布居,得到玻尔兹曼转动温度Trot,对于(0000)态,有Trot=1 100K,对于(0001)态有Trot=310K,与池温接近。利用泛频吸收线的多普勒增宽测量,得到CO2各转动态的实验室平移温度Ttran和质心平移温度Trel,对于(0000)J=48和76,Trel分别为454和1 532K,平动能平均变化在231~1 848cm-1之间,而对于(0001)J=5~33,平均平动能基本无变化。     

高位振动态RbH(X1∑+,v″≧15)与CO2碰撞转移中的能量相关性

研究了高位振动态RbH(X1∑+,v″=15～21)与CO2碰撞转移过程.脉冲激光激发RbH至高位态,利用激光感应荧光光谱(LIF)得到RbH(X1∑+,v″)与CO2的猝灭速率系数kv″(CO2),kv″=21(CO2)=2.7kv″=15(CO2).利用激光泛频光谱技术,测量了CO2(0000,J)高转动态分布,得到了转动温度,从而获得了平均转动能＜Erot＞和转动能的变化＜△Erot＞,发现＜△Erot＞v″=21≈2.9＜△Erot＞v″=15.对于v″=16,证实了振动—振动能量转移的4-1近共振过程.在一次碰撞条件下,通过速率方程分析,得到RH(v″)-CO2振转速率系数.对于v″=15,J=32-48,速率系数在1.25-0.33×10-13 cm3 s-1.之间;对于v″=21,速率系数在2.47-1.53×10-13 cm3 s-1之间,其能量相关性是明显的.     

高位振动态RbH（X1∑+,v"≥15）与CO2碰撞转移中的能量相关性

研究了高位振动态RbH（X¹∑⁺,v″=15～21）与CO₂碰撞转移过程.脉冲激光激发RbH至高位态,利用激光感应荧光光谱（LIF）得到RbH（X¹∑⁺,v″）与CO₂的猝灭速率系数k_v″（CO₂）,k_v″=21（CO₂）=2.7k_vⁿ=15（CO₂）.利用激光泛频光谱技术,测量了CO₂（00⁰,J）高转动态分布,得到了转动温度,从而获得了平均转动能rot>和转动能的变化<△E_rot>,发现<△E_rot>_v″=21≈2.9<△E_rot>_v″=15.对于v″=16,证实了振动—振动能量转移的4-1近共振过程.在一次碰撞条件下,通过速率方程分析,得到RH（v″）-CO₂振转速率系数.对于v″=15,J=32-48,速率系数在1.25-0.33×10^-13cm³s^-1.之间;对于v″=21,速率系数在2.47-1.53×10^-13cm³s^-1之间,其能量相关性是明显的.     

K(5P)与H_2的反应碰撞和电子-振动能量转移

K(5P)与H2反应生成KH(v″=0-3)振动态,测量了各振动态的转动分布,转动玻尔兹曼温度为455K,而振动温度为1604K,这个接近池温的转动温度和很高的振动温度是共线碰撞机制的有力证据.利用高分辨率瞬时吸收技术得到各振动能级上转动态的布居分布,从而得到反应碰撞转移速率系数,对于v″=0、1、2、3,分别为(3.45±0.86)×10-13、(1.35±0.34)×10-13、(6.28±1.57)×10-14和(2.35±0.59)×10-14cm3s-1.同时研究了K(5P)-H2的电子-振动能量转移,利用相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)探测H2的振动态分布.扫描CARS谱发现v=1、2、3上有布居.由CARS峰值得到H2(0,1)、(1,1)、(2,1)、(3,1)和(3,3)布居之比.H2(0,1)布居由450K的转动分布得到,因而得到(1,1)、(2,1)、(3,1)和(3,3)态的布居,从而获得K(5P)-H2(1,1)、(2,1)、(3,1)和(3,3)的电子-振转速率系数分别是(1.1±0.3)×10-13、(9.3±2.5)×10-14、(4.2±1.1)×10-14和(3.8±1.0)×10-14cm3s-1.     

激光冷却SH~–阴离子的理论研究

本文采用多组态相互作用及Davidson修正方法和全电子基组计算了SH~-阴离子的X~1∑~+,a~3∏和A~1∏态的势能曲线、电偶极矩和跃迁偶极矩.计算的光谱常数与实验值及已有的理论值符合得很好.在计算中考虑了自旋-轨道耦合效应.计算得到a~3∏_1(v'=0)?X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)?X~1Σ_(0+)~+(v"=0)跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子,分别为0.9990和0.9999;计算得到a~3∏_1和A~1∏_1态的自发辐射寿命分别为1.472和0.188 ms.A~1∏_1?X~1∑_(0+)~+跃迁存在中间态a~3∏_(0+)和a~3∏_1,但中间态对激光冷却SH~-阴离子的影响可以忽略.分别利用a~3∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)跃迁构建了准闭合的能级系统,冷却所需的激光波长分别为492.27和478.57 nm.最后预测了激光冷却SH~-阴离子能达到的多普勒温度和反冲温度.这些结果为进一步实验提供了理论参数.     

Raman紫外双共振研究C_2H_2分子的碰撞转动弛豫

本文利用受激Raman抽运,选择性地制备了C_2H_2分子电子基态的红外非激活振动能级的单一转动态(X~1∑~+,v″=1,J″=9,11,13),并从紫外激光诱导的A~1Au(v′=1)←X~1∑~+(v″=1)荧光谱,直接测定上述三个转动态的C_2H_2—C_2H_2碰撞的消激活速率常数,它们分别为(7.96±1.04)×10~(-10),(8.79±0.97)×10~(-10),(8.76±0.88)×10~(-10)cm~3~(-1),以及由这些初始转动态向其它不同转动态(v′=1,J′=1,3,5,7,9,11,13,15)多量子跃迁转移的激活速率常数。     

CO_2在与高振动激发NaH碰撞中的量子态分辨能量再分配

利用简并受激超拉曼泵浦激发NaH基态到高位振动态(ν″=14,J″=20)。研究了NaH(14,20)与CO_2(00°0)间的振转能量转移。利用吸收系数和瞬时Doppler线宽,得到不同池温下NaH(14,20)分子密度,测量CO_2(00°0,J)与NaH高振动态碰撞前后的瞬时泛频激光感应荧光谱线的相对强度,确定了CO_2(00°0,J=2~80)的初生态布居,它们呈现双指数转动分布。拟合实验数据得到两个转动温度T_(rot)=(650±80)和(1 531±150)K。较冷的分布约占CO_2(00°0)的79%,它是由弹性或弱非弹性碰撞产生的,因而CO_2只有很小的转动激发。另有21%的CO_2(00°0)较大地增加了转动能,故有较热的转动温度。对碰撞产生的CO_2(00°0,J)进行高分辨率瞬时泛频荧光谱线的轮廓测量,得到各转动态平移能的改变。对于CO_2(00°0,J=56~80),转移能从582cm~(-1)(对于J=60)增加到2 973cm~(-1)(对于J=80)。探测转动态布居数的改变,得到各转动态的产生速率系数k_(app)~J之和为(7.2±1.8)×10~(-10) cm~3·mol~(-1)·s~(-1),而平均倒空速率系数〈kdep〉=(6.9±1.7)×10~(-10)cm~3·mol~(-1)·s~(-1)。     

基于N+2(B2∑+u→X2∑+g)的电弧等离子体振动温度和转动温度测量

通过光谱诊断系统测量大气压直流氩氮等离子体射流的发射光谱,在光谱紫外波段观察到氮的第一负带系N 2(B2∑ u→X2∑ g),利用N 2(B2∑ u→X2∑ g)跃迁的△v=0谱带系v'=0→v"＝0和v'＝1→v"＝1谱带,对实验测得的谱带和模拟计算得到的谱带进行点对点对比,得到了等离子体射流的振动温度和转动温度,并就仪器展宽、振动温度和转动温度对谱带结构和形状的影响进行了分析.结果表明在文章所述的实验条件下,等离子体的电子温度、振动温度、转动温度和化学动力学温度基本相等,大气压直流氩氮等离子体射流达到局域热力学平衡.     

振动激发KH与CO_2碰撞中能量的时间分辨分布

K(5P)与H2反应产生KH(Х1Σ+)的ν″=0~3振动能级,泛频激发KH至ν″=17高位振动态。通过测定KH(ν″=17,3)与CO2碰撞过程中振动能的时间分辨分布(即Tν的变化过程),研究了高低振动态碰撞传能的不同特点。对于KH(ν″=17),振动温度Tν的变化分为三个阶段:第一阶段(0~5μs)Tν迅速下降,能量应主要转移至CO2(0001)振动态或(0000)高位转动态;第二阶段(5~20μs)Tν仅稍有下降,向CO2振动态及高位转动态的能量转移已结束;第三阶段(20μs后)Tν虽然缓慢但明显下降,表明向CO2低转动态及平动能的转移加速。对于KH(ν″=3),Tν的变化只分为两个阶段:第一阶段(0~10μs)的共振V-R过程迅速降低了振动温度;第二阶段(10~80μs)Tν有一个缓慢下倾,只能转移到很低的转动态和小的平动能。这些结果表明了振动激发态分子与基态分子碰撞中仅用单一速率系数不能正确揭示复杂平衡过程的本质,不同的阶段应该用不同的速率系数来描述。利用瞬时吸收技术得到CO2(0000)和(0001)的原生态转动布居分布,通过速率方程分析,得到平衡过程中不同阶段的速率系数。     

K(5P)与H2的反应碰撞和电子-振动能量转移

K(5P)与H2反应生成KH(v′′=0-3)振动态,测量了各振动态的转动分布,转动玻尔兹曼温度为455K,而振动温度为1604K,这个接近池温的转动温度和很高的振动温度是共线碰撞机制的有力证据.利用高分辨率瞬时吸收技术得到各振动能级上转动态的布居分布,从而得到反应碰撞转移速率系数,对于v′′=0、1、2、3,分布别为(3.45±0.86)×10-13、(1.35±0.34)×10-13、(6.28±1.57)×10-14和(2.35±0.59)×10-14cm3s-1. 同时研究了K(5P)-H2的电子-振动能量转移,利用相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）探测H2的振动态分布.扫描CARS谱发现v=1、2、3上有布居. 由CARS峰值得到H2（0,1）、（1,1）、（2,1）、（3,1）和（3,3）布居之比. H2(0,1)布居由450K的转动分布得到,因而得到（1,1）、（2,1）、（3,1）和（3,3）态的布居,从而获得K(5P)-H2(1,1)、（2,1）、（3,1）和（3,3）的电子-振转速率系数分别是（1.1±0.3）×10-13、（9.3±2.5）×10-14、（4.2±1.1）×10-14和（3.8±1.0）×10-14cm3s-1.     

反应物分子初始振动激发对H+CH~+→C~++H_2反应的影响

在CH_2~+体系的电子基态势能面上运用准经典轨线方法,研究了当碰撞能E=500 me V时,反应物分子的振动激发对H(~2S)+CH~+(X~1Σ~+)→C+(~2P)+H_2(X1_gΣ~+)反应的反应概率、反应截面和立体动力学性质的影响.分别计算了两矢量相关k-j′的P(θ_r)分布,三矢量相关k-k′-j′的P(φr)分布以及反应产物的四个极化微分截面.结果表明,产物分子转动角动量不仅在Y轴方向有取向效应,还定于Y轴的正方向.并且发现,随着振动量子数的增加,对反应体系产物分布的影响就越明显.     

N2对HF泛频激光振转能级粒子数分布的影响

基于多体展式方法所导出的N2HF的分析势能函数,用准经典的Monte Carlo轨迹法研究了N2HF(v′,J′)→N2+HF(v″,J″)振转非弹性碰撞过程.结果指出:N2对HF的振动能级的粒子分布影响较大,在较低相对平动能下,对HF转动能级有弛豫作用.     

CdH分子基态X~2∑~+和激发态A~2П光谱和寿命测量

采用一束激光为泵浦光另一束激光为探测光的方法,获得CdH分子A~2Π态和X~2∑~+态之间跃迁产生的具有转动结构的多个荧光谱和激发谱带.对荧光的时间分辨研究,给出A~2Π态寿命τ_0=59.5±2.3ns,对A~2Π(v=0)态Cd原子的碰撞猝灭截面为(1.31±0.03)×10~(-15)cm~2;X~2∑~+态寿命τ_0=61.0±4.6μs,引起X~2∑~+(v=0)态寿命衰减的碰撞截面为(1.1±0.1)×10~(-18)cm~2.     

SiH~+(X~1S~+)的势能曲线、光谱常数、振转能级和自旋-轨道耦合理论研究

基于Molpro 2012程序包,应用包含Davidson修正的多参考组态相互作用方法,使用AVXZ和AVXdZ(X=T,Q,5,6)基组进行单点能从头算,然后采用Aguado-P aniagua函数进行拟合,得到了 SiH~+(X~1∑~+)离子在不同基组、不同方法和是否考虑自旋-轨道耦合(SOC)情况下的解析势能函数(APEFs).以APEFs为基础,计算了 SiH~+(X~1E~+)离子的解离能D_e,平衡键长R_e,振动频率ω_e,光谱常数B_e,α_e和ω_eχ_e,同时讨论了 SOC对该体系的影响.本文的计算结果与其他理论计算符合得较好,与实验数值也基本吻合.基于SOC-AV6dZ方法下的APEF,通过求解径向薛定谔方程,给出了 SiH~+(X~1∑~+)离子的前23个振动能级(j=0),并详细列出了每1个振动能级及其相应的经典拐点,每个振动态的转动常数和6个离心畸变常数,且提供了振动能级图.该工作对于实验和后续的理论工作有参考和指导作用.     

碰撞诱导振动能量转移:Cs_2[B~1∏_u(u′=5)]+N_2→Cs_2[B~1∏_u(v′=4,6)]+N_2

利用激光诱导荧光方法研究了Cs_2B~1∏_u[(v′=5)]与N_2的碰撞能量转移.脉冲激光激发Cs_2基态至B~1∏_u[(v′=5)]态,池温保持在410K,N_2气压在1.5×10~2Pa～2.5×10~3Pa之间变化.荧光中含有直接荧光和碰撞转移荧光成分,记录直接荧光B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的时间分辨强度.从荧光强度的对数值给出的直线斜率得到B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的有效寿命,由Stern—Volmer方程,得到B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的辐射寿命为(45±9)ns.B~1∏_u(v′=5)态与N_2碰撞的猝灭总截面为(9.8±1.5)×10~(-15)cm~2.用类似的方法得到B~1∏_u(v′=4,6)能级的辐射寿命.在不同的N_2气压下,测量B~1∏_u(v′=5,4,6)→X~1∑_8~+(v″=0)的时间积分荧光强度,首次得到v′=5→v′=4及v′=5→v′=6的碰撞转移截面分别为(3.9±0.8)×10~(-15)cm~2和(4.1±0.8)×10~(-15)cm~2.