H1+,H2+,H3+和He,Ne,Ar碰撞过程中的巴耳末系Hα,Hβ,Hγ发射

实验利用TN-1710光学多道分析系统(OMA),对H₁⁺,H₂⁺,H₃⁺和He,Ne,Ar碰撞过程中产生的巴耳末系H_α,H_β,H_γ发射进行了测量,入射离子H₁⁺,H₂⁺,H₃⁺的 关键词：     

双色激光场中一维氢分子的经典动力学性质研究

应用经典理论方法,采用辛算法,数值求解双色激光场作用下的一维共线氢分子的哈密顿正则方程,得到氢分子在激光场作用下的经典轨迹,并计算H₂⁺,H₂²⁺,H,H⁺等产物的产生概率随时间的演化,分析了双色场的光强、倍频、相位的变化对氢分子动力学性质的影响并给出相关的物理解释.     

极紫外光源及高荷态离子诱导下甲烷的脱氢通道碎裂机制

CH₄广泛存在于行星大气之中,研究CH₄的解离动力学对了解宇宙中气体演化的过程具有重要的价值.目前,CH₄²⁺ →CH₃⁺+H⁺碎裂通道已被大量研究,但针对该通道的解离机制的解释尚存在一定争议.本实验利用高分辨反应显微成像谱仪,开展了25—44 eV的极紫外(extreme ultraviolet, XUV)光电离实验及1 MeV Ne⁸⁺与CH₄的碰撞实验.通过符合测量得到了CH₃⁺和H⁺两种离子的动能,重构了两体解离的动能释放(kinetic energy release, KER),并研究了CH₄²⁺解离产生CH₃⁺+H⁺解离路径下的碎裂动力学过程.在光电离实验中,观测到KER谱上存在4.75 eV和6.09 e...     

指数变分方法应用于电荷交换反应

本文考虑如下的电荷交换反应:H⁺+H(1s)→H(1s)+H⁺。用指数变分方法得到类H⁺₂的波函数,并将这样的波函数用于上述的电荷交换反应。对入射H⁺的能量为60和125keV的两种情况,计算了电荷交换反应的角分布。结果表明,指数变分波函数带来明显的改进,理论结果与实验数据符合得比较好。 关键词：     

Mg原子修饰的封闭型六硼烷B6H62-储氢性质的研究

利用密度泛函理论的方法研究了Mg原子修饰的封闭型六 硼烷B₆H₆^2-吸附氢的性能. Mg可以稳定地结合在B₆H₆^2-上, 它可以吸附六个氢分子. 电荷转移所导致的Mg周围电场的增强和体系更大的偶极矩使 得MgB₆H₆^2-比MgB₆H₆具有更好的储氢性能, 储氢密度达到11.1 wt%, 氢分子的平均结合能在0.23 eV/H₂至0.34 eV/H₂之间. 结果表明可以通过控制金属-有机物体系的电荷态来增强电场, 进而改善其储氢性能. 关键词： 6H₆^2-团簇')" href="#">MgB₆H₆^2-团簇 密度泛函理论(DFT) 储氢性能 电荷态     

等离子体金属表面氮化中放电温度对氮原子态粒子的影响

采用快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的Monte Carlo模型,研究了氮直流辉光放电等离子体金属表面氮化过程中.e-N_2s及N₂⁺-N_2s两种碰撞离解过程产生的原子态粒子(N⁺,N)的产生率和氮化粒子(N⁺,N_f)轰击靶表面的能量、粒子数密度及入射角分布随气体温度的变化规律.结果表明,使阴极靶处活性粒子(N⁺,N_f)的能量高且粒子数密度大,存在一个最佳放电温度;粒子(N⁺,N)的产生率及在靶表面的密度数都随着放电气体温度的升高而减少;有大量中性快原子N_f在工件表面小角入射,且粒子(N⁺,N_f)角分布受温度的影响很小.     

工作压强对射频辉光放电H2/C4H8等离子状态的影响

利用辉光放电技术采用等离子体质谱诊断的方法研究了不同工作 压强下H₂/C₄H₈混合气体等离子体中 主要正离子成分及其能量的变化规律, 并分析了压强对H₂/C₄H₈混合气体的离解机理以及主要正离子形成过程的影响. 结果表明: 随着工作压强的增加, 碳氢碎片离子的浓度和能量均逐渐减小. 当工作压强为5 Pa时, H₂/C₄H₈混合气体等离子体中C₃H₅⁺相对浓度最大; 压强为10 Pa时, C₃H₃⁺相对浓度最大; 压强为15, 20 Pa时, C₂H₅⁺相对浓度最大; 压强为25 Pa时, C₄H₉⁺相对浓度最大. 对H₂/C₄H₈等离子体中的主要组分及其能量分布所进行的定性分析, 将为H₂/C₄H₈混合气体辉光放电聚合物涂层的工艺参数优化提供参考技术基础. 关键词： 辉光放电技术 等离子体质谱诊断 工作压强     

射频功率对辉光放电H2/C4H8等离子状态的影响

采用辉光放电技术和等离子体质谱诊断技术,研究了H₂/C₄H₈混合气体等离子体中正离子成分及主要正离子能量随射频功率的变化规律,并分析了H₂/C₄H₈混合气体主要的离解机理和形成过程.研究表明:随着射频功率的增加,碳氢碎片离子的浓度增加,在20 W时达到最大值,25 W后有所减小.当射频功率小于10 W时,H₂/C₄H₈混合气体等离子体中C₄H₉⁺相对浓度最大,当功率大于或等于10 W时,C₃H₃⁺相对浓度最大.随着射频功率的增大,碳氢碎片离子的能量逐渐增加.对H₂/C₄H₈混合气体等离子体的组成与能量进行的定性分析,将为H₂/C₄H₈混合气体辉光放电聚合物涂层工艺参数优化提供参考.     

射频辉光放电CH4等离子体一维流体动力学模拟

完整建立一个关于射频辉光放电CH₄等离子体的流体动力学模型.模型包括基于迁移-扩散近似的粒子平衡方程、电子能量平衡方程,共包含了20种粒子(环境气体粒子,激发态粒子,离子和电子)和49类化学反应(电子-中性环境粒子、离子-中性环境粒子、激发态粒子-激发态粒子(中性环境粒子)).结果表明,在强电场区域有较高的电子反应率系数;等离子体中除源气体CH₄外,H₂,C₂H₆,C₃H₈,C₂H₄和C₂H₂也有较高的密度含量;激发态粒子中,CH₃含量最高,密度约为10¹⁹m^-3;在较低放电压力时(如18 Pa),CH₅⁺在离子成分中密度含量最高,当放电压力较高时(如67Pa),C₂H₅⁺在离子成分中占主导地位;除C₂H₅⁺外,其它各离子和激发态粒子在极板上的粒子流量随功率的增大逐渐升高.     

宏观放电参数对快原子态氮(N+,Nf)的影响

采用氮直流辉光放电等离子体中快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的蒙特卡罗方法,模拟研究了快原子态粒子(N⁺,N_f)的产生率及轰击阴极的能量分布随宏观放电参数(P,V)的变化规律.结果表明,存在一最佳放电条件,使阴极壁处粒子(N⁺,N_f)的粒子数密度大且能量高;当电压大于800V时,轰击阴极的活性粒子(N⁺,N_f),主要由N₂⁺-N₂离解过程产生,电压小于300V时,主要由e^--N₂离解过程产生,模拟结果与实验结果相符合.     

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开发了氢气甚高频(60MHz)容性耦合放电的PIC/MC模型.在模型中考虑了带电粒子(e,H+,H2+,H3+)与H2的21种碰撞反应过程,模拟了氢气甚高频放电射频电场和电势分布以及电子和氢离子(H+,H2+,H3+)粒子密度和平均能量分布,并与频率为13.56MHz的放电结果进行了比较.结果表明,相对于频率13.56MHz的放电,氢气甚高频放电等离子体电势增高,导致两电极附近的电场增强;另外,两鞘层厚度变窄并且电子和H3+离子平均能量减小,其总密度却增加.H3+离子为氢气甚高频放电空间的主要离子,H2+离子密度比H3+离子小约2～3个数量级.     

N_2-H_2容性耦合等离子体电非对称效应的particle-in-cell/Monte Carlo模拟

H_2-N_2混合气体电容性耦合射频放电在有机低介电系数材料刻蚀中具潜在研究意义.采用paxticle-incell/Monte Carlo模型模拟了双频(13.56 MHz/27.12 MHz)电压源分别接在结构对称的两个电极上的H_2-N_2容性耦合等离子体特征,研究了其电非对称效应.模拟结果表明,通过调节两谐波间的相位角θ,可以改变其电场、等离子体密度、离子流密度的轴向分布及离子轰击电极的能量分布.当相位角θ为0°时,低频电极(晶片)附近主要离子(H_3~+)的密度最小,离子(H_3~+,H_2~+,H~+)轰击低频电极的流密度及平均能量最高;当θ从0°变化90°时,低频电极的自偏压从-103V到106V近似线性增加,轰击电极的离子流密度变化约±18%,H~+离子轰击低频电极的最大能量约减小2.5倍,轰击电极的平均能量约变化2倍,表明氢离子能量和离子流几乎能独立控制.     

潘宁源放电的全三维电磁粒子模拟/蒙特卡罗碰撞数值算法研究

深入研究潘宁放电的物理机制, 研制了全三维高品质算法粒子模拟软件(PIC), 设计并添加了相应物理情景的蒙特卡罗碰撞模块(MCC), 并对电子、氢分子离子(H₂⁺)、氢正离子(H⁺)、氢三正离子(H₃⁺)同时进行了跟踪, 成功研制了全三维电磁PIC/MCC数值算法. 结合国内研究较热的潘宁放电模型, 对该算法进行模拟验证. 模拟结果显示: 采用有效的滤波算法能抑制电磁数值噪声, 电子能量呈麦克斯韦分布, 由于电子的径向漂移和加速导致离子源顶端H₂⁺产量较大. 关键词： 潘宁离子源 高品质算法 粒子模拟/蒙特卡罗     

Computer simulation of a carbon-deposition plasma in CH4

A transport and reaction model of a low-pressure, high-frequency (13.56 MHz) CH₄ plasma used for diamondlike carbon (a-C:H) deposition was developed. The model includes reactions among four molecular species (CH₄, C₂ H₆, C₂H₄, and H₂), five radicals and atom (CH₃, CH₂, CH, C₂H₅, and H), and four ions (CH₄⁺ , CH₃⁺, CH₅⁺, and C ₂H₅⁺). It also accounts for the influence of the sticking coefficient of species at the walls. Calculated values of the dissociation degree for several flow rates are in good agreement with experimental measurements made by quadrupole mass spectroscopy. A simple surface-model based on the hydrogen coverage of surface and ion flux and energy at the substrate surface was established. This model permitted the calculation of the deposition rate on the powered electrode as a function of the power applied to this electrode. Good agreement between experimental and calculated growth rates was obtained when CH₃, C₂H₅, and CH₂ were assumed to participate in film formation, and when hydrogen removal by ion bombardment with variable energy as a function of the power was included in the model     

H$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;$lt;sup$gt;+$lt;/sup$gt;在强激光场中的解离及其量子调控的理论研究

利用非波恩-奥本海默近似的三维含时量子波包法,理论研究了氢分子离子在强激光场中的解离动力学.通过分析H₂⁺在不同的初始振动态（ν=0–9）和激光场强度下的解离核动能谱,得到了H₂⁺的光解离机理及其随激光场的变化规律.研究结果表明：当激光场的强度I₁=5.0×10¹³ W/cm²时,分子的解离来源于高振动态ν=5–9,其解离机理主要是通过键软化、键硬化和阈下解离过程.当激光场的强度I₂=1.0×10¹⁴ W/cm² 时,H₂⁺在低振动态ν=3–4上的阈上解离起主导作用,而高振动态的键软化、键硬化和阈下解离所占的比重明显地下降了.研究结果为后续的量子调控的实验研究提供了科学的理论预测和指导. 关键词： 光解离 氢分子离子 含时波包法 核动能谱     

Nd L-shell x-ray emission induced by light ions

The L-shell x-ray of Nd has been obtained for 300-600 keV He²⁺ ions impacting, and compared with that produced by H⁺ and H₂⁺ ions. The threshold of projectile kinetic energy for L-shell ionization of Nd is crudely verified in the energy region of about 300-400 keV. It is found that the energy of the distinct L-subshell x-rays has a blue shift. The relative intensity ratios of Lβ_{1, 3, 4} and Lβ_{2, 15} to Lα_{1, 2} x-ray are enlarged compared to the atomic data, and they decrease with the increase of the incident energy, and increase with increasing the effective nuclear charge of the incident ions. That is interpreted by the multiple ionization of outer-shells induced by light ions.     

CH_3I~(2+)的二体、三体解离过程的理论研究

采用密度泛函和耦合簇理论从过渡态的观点对CH_3I~(2+)离子的解离过程进行了计算和分析.优化得到了CH_3I,CH_3I+和CH_3I~(2+)的稳定结构及解离过渡态的几何构型并给出了相应能量,计算的第一、二电离能与实验结果符合.基于母体离子、过渡态和解离碎片的几何结构和能量,对CH_3I~(2+)的两体解离过程和三体解离过程进行了详细分析和讨论.给出了二体、三体解离的可能解离通道,并分析了实验上观测到的解离碎片离子的产生机制.计算结果表明,三重和单重绝热势能面上的一些解离过程表现出明显的差异.     

电化学析氢反应中单层MoSe2氢吸附机理第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文计算了单层2H相MoSe₂纳米材料表面及两种边缘（Mo原子边缘、Se原子边缘）不同活性位点、不同氢原子吸附率下的氢吸附吉布斯自由能（Gibbs free energy,用△G_H⁰表示）,并且将对应的微观结构进行了系统分析比较,得出△G_H⁰最接近于0 eV的吸附位点及相应的吸附率.同时,结合差分电荷密度和电负性理论,分析了单层MoSe₂两种边缘氢吸附的电荷转移及成键特性,进一步解释了不同吸附位点呈现的结构与能量趋势.最后,通过基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学模拟,研究了高温热运动对两种边缘氢吸附的影响,获得了氢原子发生脱附的临界温度及对应的微观动态过程.该理论研究从原子尺度揭示了单层2H相MoSe₂纳米材料边缘不同位点在不同温度下对氢原子吸附和脱附的微观机理,证实了Mo原子边缘的畸变和重构行为,加深了对实验中单层2H相MoSe₂边缘在不同温度下氢吸附机理的理解,为实验中通过控制MoSe₂边缘设计廉价高效的析氢催化剂提供理论参考.     

Surface enhancement of molecular ion H_2~+ yield in a 2.45-GHz electron–cyclotron resonance ion source

High current hydrogen molecular ion beam is obtained with a specially designed stainless steel liner permanent magnet2.45-GHz electron–cyclotron resonance(ECR) ion source(PMECR II) at Peking University(PKU). To further understand the physics of the hydrogen generation process inside a plasma chamber, theoretical and experimental investigations on the liner material of the plasma chamber in different running conditions are carried out. Several kinds of materials, stainless steel(SS), tantalum(Ta), quartz, and aluminum(Al) are selected in our study. Experimental results show that stainless steel and tantalum are much better than others in H~+_2 generation. During the experiment, an increasing trend in H~+_2 fraction is observed with stainless steel liner after O_2 discharge inside the ion source. Surface analyses show that the roughness change on the surface after O_2 discharge may be responsible for this phenomenon. After these studies, the pure current of H~+_2 ions can reach 42.3 mA with a fraction of 52.9%. More details are presented in this paper.