AC等离子体辅助CH4低温氧化的分子激发作用

本文采用实验测量和数值模拟结合的方法,对AC放电下He/CH4/O2混合气中激发态对甲烷裂解和低温氧化的动力学贡献进行研究。基于HP-Mech,增加反应物的放电机理以及激发态参与的化学反应及其驰豫反应,建立CH4低温氧化机理。采用化学反应动力学求解器CHEMKIN中的两段式Plasma-PSR模型模拟放电过程及化学反应过程。该动力学模型能较好地预测反应物的消耗和主要产物的生成,反应路径分析表明激发态物质CH4(v),O2(v),O2(a^1△g)等通过链式反应CH4(v)+OH→CH3+H2O,O2(v)+H→OH+O,O2(a^1△g)+H→OH+O促进活性自由基和产物的生成。     

A1H分子结构与分析势能函数

本文运用群论及原子分子反应静力学方法，推导了A1H分子的基态(X^1Σ^ )、第一激发态(A^1Π)及第三激发态(C^1S^ )的电子态及相应的离解极限。并使用SAC／SAC-CI方法，采用D95(d)、6-311g(d)和cc-PVTZ等基组对A1H分子的基态(X^1Σ^ )、第一激发态(A^1Π)和第三激发态(C^1S^ )的平衡结构和谐振频率进行了几何优化计算。通过对三个基组的计算结果与实验结果的比较，得到cc-PVTZ基组是三个基组中最优基组的结论。使用cc-PVTZ基组，对A1H分子的基态(X^1Σ^ )、第一激发态(A^1Π)和第三激发态(C^1S^ )进行了单点能扫描计算，并给出了A1H的基态(X^1Σ^ )、第一激发态(A^1Π)和第三激发态(C^1S^ )的Murrell-Sorbie函数形式的电子态的完整势能函数，进而得到了AlH分子第一激发态(A^1Π)的激发能较小的结论。     

H2O/N2脉冲流光放电和介质阻挡放电发射光谱比较

本文采用脉冲流光放电和介质阻挡放电两种放电形式分别获得了H2O / N2等离子体的发射光谱。 OH荧光辐射在两种放电等离子体中均出现,而Ha荧光辐射仅存在于脉冲流光放电等离子体中。实验还对脉冲流光放电条件下H、OH 荧光信号进行了时间分辨测量,结果显示Ha荧光信号滞后OH荧光信号约10 ns。根据时间分辨测量结果以及水分子离解的相关文献,实验判断等离子体内水分子离解的主要产物是基电子态的H原子和OH自由基,Ha荧光辐射源于快电子对H原子的次级碰撞激发。介质阻挡放电等离子体的放电脉冲宽度较窄,不能对基态 原子进行有效地次级碰撞激发,所以H2O / N2介质阻挡放电等离子体发射光谱中没有出现Ha荧光辐射。实验结论证实放电脉冲宽度对放电等离子体内次级碰撞激发过程有影响。     

自由基OH（X^П,A^2∑^＋）的从头算研究

用分子轨道从头算方法，研究了OH分子的基态(X^П)和激发态(A^2∑^+)。结果表明，对于基态，在QCISD(T)／6—311++G(3df,3pd)理论水平上，键距是0．09704nm，与实验值0．09706nm完全吻合。对于激发态，使用完全活性空间方法(CASSCF)和大基组6—311++G(3df,3pd)，键距是0．10098nm，与实验值0．10121nm基本吻合。从激发态A^2∑^+(v＝0)到基态X^П(v＝0)的垂直跃迁能量是4．4692eV，与实验值4．3980eV也吻合较好。     

氮分子B3Πg激发态的光谱研究

在较低气压(4Torr)条件下采用直流辉光放电激发氮分子气体,得到了氮分子放电等离子体在320～470nm范围内的发射谱,其形状为一等间隔的谱线序列,并沿长波方向谱线强度逐渐变小。通过计算分析对谱线进行了标定,确定该组谱线是由处于C^3Πg激发态低振动能级的氮分子向B^3Πg态不同振动能级的辐射跃迁所产生;在此基础上计算出氮分子B^3Πg态的振动频率为1738．50cm^-1。结合相关的能级参数计算了C^3Πg(v=0)→B^3Πg(v″=0～5)之间的Frank-Condon跃迁因子,实验所得的谱线强度与之符合得很好。     

烷烃类分子对NC0（A^2∑^＋）自由基的猝灭

采用激光光解—激光诱导荧光(LP—LIF)的方法，用266nm激光光解CHBr3分子产生CH自由基，再与N2O继续反应作为NCO自由基的产生源，用438．6nm激光将电子基态X^2∏i(00^10)的NCO激励到激发态A^2∑^+(00^00)上，通过检测激发态NCO时间分辨荧光信号，测得室温(298K)下NCO(A^2∑^+)被烷烃类分子猝灭的实验结果，获得了A^2∑^+(00^00)态猝灭速率常数．实验发现，随着烷烃分子中C—H键数增加，其猝灭截面也近线性增加，但随着分子体积增大，这种增加趋缓．     

NO分子A^2∑←X^2∏跃迁的激光双光子荧光激发谱

以Nd：YAD脉冲激光器泵浦的光学参量发生器／放大器(OPG／OPA)作激发光源,获得了420～472nm波长范围内NO分子的双光子激光荧光激发谱,并利用此技术对N0分子的能级结构进行了实验研究,将所得谱线峰归属为NO(A^2∑←X^2∏)的跃迁,荧光强度随激光强度的二次方变化关系表明此过程是一双光子激发过程。利用实验所得峰值波长计算了NO(A^2∑)态的基振动频率ωe和平衡位置的力常数k。通过对NO分子A^2∑←X^2∏跃迁的荧光时间分辨光谱进行实验研究,得到266Pa气压下A^2∑(v′=0)态的能级寿命r=53．76ns。测量荧光寿命随气压的变化,利用曲线拟合得到NOA。三(v′=0,1)两振动态的自发辐射寿命和无辐射跃迁驰豫速率常数。     

Li与OH自由基反应机理的理论研究

用密度泛函理论(Density Functional Theory)的B3LYP／6—311 G(d)方法，计算了Li原子与OH自由基反应势能面上各驻点物种的参数，并在MP2／6—311 G(d)水平上计算了反应通道上各驻点的能量，同时进行了零点能校正。计算结果表明：Li原子与OH自由基的反应有两个可能的反应通道，即①Li(^2S1／2) OH(X^2∏)→LiO(^2∑) H(^2Sg)；②Li(^2S1／2) OH(^2∏)→LiOH(X^1∑)，其中反应通道Li(^2S1／2) OH(^2∏)→LiOH(X^1∑)由于具有较小的活化能而很容易发生，是主要反应通道。该结论为研究金属锂在潮湿空气中的腐蚀行为提供了理论依据。     

Li2分子X^1∑g^＋，A^1∑u^＋和B^1Пu态的势能函数

使用SAC／SAC-CI方法，利用D95、D95(d)、6-311g以及6-311g(d)等基组，对Li2分子的基态(X^1∑g^ )、第一激发态(A^1∑u^ )及第二激发态(B^1Пu)的平衡结构和谐振频率进行了优化计算。通过对四个基组的计算结果的比较，得出了D95(d)基组为四个基组中的最优基组的结论；使用D95(d)基组，利用SAC的GSUM(Group Sum of Operators)方法对基态(X^1∑g^ )、SAC-CI的GSUM方法对激发态(A^1∑u^ 和B^1Пu)进行单点能扫描计算，用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数，得到了相应电子态的完整势能函数；从得到的势能函数计算了与基态(X^1∑g^ )、第一激发态(A^1∑u^ )和第二激发态(B^1Пu)相对应的光谱常数(Be,ae，ωe和ωeχe)，结果与实验数据较为一致。其中，基态、第一激发态与实验数据吻合得非常好。     

气体NO/N2系统等离子体反应NO还原机理研究

首先建立了气体放电等离子体发射光谱测量系统,获得了NO/N2和纯N2气体放电的发射光谱,然后用自洽场分子轨道从头计算法得到了N2基态和激发态分子轨道模型.发现NO/N2气体放电等离子体脱除NO主要是通过包括反应速度非常快的N+NO→N2+O以及e+N2(A3∑u+)→2N+e和e+N2→N2(A3∑u+)+e在内的一系列基元反应进行的,活性N原子是NO还原的基础.     

喷嘴-平板直流电晕放电中的OH(A2S+→X2P, 0-0)光谱研究

 为更深入地认识电晕放电低温等离子体中自由基的生成机理，以发射光谱测量为基础并结合背景气体淬灭率影响，研究了常压下喷嘴-平板电晕自由基簇射过程中放电参数、背景气体、电极气成分等因素对OH(A²S⁺→X²p, 0-0)发光的影响。结果表明：在放电参数影响中，放电电压及放电电流都会影响OH生成量，OH发光随功率增加而大大增强；在加湿氮气直流电晕放电中有明显的OH(A²S⁺→X²p, 0-0)光谱存在，但加湿空气条件下OH生成较少；载气增湿后OH生成量明显增多，而Ar和O­2的存在分别增强和减弱了OH(A²S⁺→X²p, 0-0)发光，可能的原因是这两种物质影响了放电和OH(A²S⁺)的淬灭。     

发射光谱研究多针对板电晕放电O活性原子特性

利用发射光谱技术在大气压下测量了空气中多针对板负直流电晕放电和正电晕流光放电产生的O(3p5 P→3s 5 S02777.4nm)活性原子发射光谱。在负电晕放电中,研究了放电功率、电极间距、N2含量和相对湿度等因素对O活性原子产生过程的影响;在正电晕流光放电阶段,研究了O活性原子相对密度在放电反应空间的分布特点。结果表明:O活性原子产量随放电功率的增加而增大,随电极间距增大而减少,随相对湿度和氮气含量的增加,其产量先增大后减少;O活性原子相对密度沿针尖轴向呈先增大后减小的趋势。     

常压氩/氮射频容性放电冷等离子体的发射光谱诊断

实验中在大气压下在射频(13.56 MHz)容性耦合的平板形金属电极的构型中实现了氩/氮射频α模式的辉光放电.首先,采用发射光谱的方法测量了氮分子(C 3Ⅱu)谱线随氮气含量的变化;其次,使用玻耳兹曼斜率法估算了OH谱带(A2∑+→X 2Ⅱ)的转动温度,并得到等离子体温度随输入功率的变化规律.最后,选取氮的第二正带(C...     

介质势垒放电(DBD)等离子体中NO荧光发射谱研究

利用介质阻挡放电 (DBD)等离子体技术对大气污染物NO分子进行了光谱研究 ,得到了低气压条件下放电等离子体在 2 1 0～ 2 80nm光谱范围内的荧光发射谱。该谱明显的表现为双峰结构 ,谱线均成对出现 ,强度分布符合Frank Condon原理 ,且最大峰值位置出现在 2 36nm处 ,将该组谱线归属为NO分子的A2 ΣA →X2 Π1 / 2 ,2 / 3 跃迁。荧光产生过程为 :基态NO分子与高能电子发生非弹性碰撞被激发至激发态A2 Σ 后自发跃迁回基态同时辐射出荧光。通过测量等离子体中NO分子和N2 分子 337nm谱线强度随时间的变化关系 ,初步证实了放电等离子体中存在的NO分子的分解机制为 :e NO→N O e,N NO→N2 O ,O NO→NO2 hν。     

Production and decay of xi(c)(0) at BABAR

Using 116.1 fb(-1) of data collected by the BABAR detector, we present an analysis of xi(c)(0) production in B decays and from the cc continuum, with the xi(c)(0) decaying into omega- K+ and xi- pi+ final states. We measure the ratio of branching fractions B(xi(c)(0) --> omega- K+)/B(xi(c)(0) --> xi- pi+) spectrum is measured on and 40 MeV below the upsilon(4S) resonance. From these spectra the branching fraction product B(B --> xi(c)(0)X) x B(xi(c)(0) --> xi- pi+) is measured to be (2.11 +/- 0.19 +/- 0.25) x 10(-4), and the cross-section product sigma(e+ e- --> xi(c)(0)X) x B(xi(c)(0) --> xi- pi+) from the continuum is measured to be (388 +/- 39 +/- 41) fb at a center-of-mass energy of 10.58 GeV.     

Calculated hydroxyl A2 sigma --> X2 pi (0, 0) band emission rate factors applicable to atmospheric spectroscopy

A calculation of the A2 sigma --> X2 pi (0, 0) band emission rate factors and line center absorption cross sections of OH applicable to its measurement using solar resonant fluorescence in the terrestrial atmosphere is presented in this paper. The most accurate available line parameters have been used. Special consideration has been given to the solar input flux because of its highly structured Fraunhofer spectrum. The calculation for the OH atmospheric emission rate factor in the solar resonant fluorescent case is described in detail with examples and intermediate results. Results of this calculation of OH emission rate factors for individual rotational lines are on average 30% lower than the values obtained in an earlier work.     

Observation of psi(3770) --> pi pi J/psi and measurement of Gamma ee[psi(2S)

We observe signals for the decays psi(3770) --> XJ/psi from data acquired with the CLEO detector operating at the CESR e+ e- collider with square root of s = 3773 MeV. We measure the following branching fractions Beta(psi(3770) --> XJ/psi and significances: (189 +/- 20 +/- 20) x 10(-5) (11.6sigma) for X = pi+ pi-, (80 +/- 25 +/- 16) x 10(-5) (3.4sigma) for X = pi0 pi0, and (87 +/- 33 +/- 22) x 10(-5) (3.5sigma) for X = eta, where the errors are statistical and systematic, respectively. The radiative return process e+ e- --> gamma psi(2S) populates the same event sample and is used to measure Gamma ee[psi(2S)] = (2.54 +/- 0.03 +/- 0.11) keV.     

发射光谱研究大气压等离子体射流的气体温度

采用介质阻挡放电等离子体喷枪装置,在大气压下流动氩气中产生了射流等离子体。利用光电倍增管,对射流等离子体进行了时空分辨测量,分析了等离子体喷枪内介质阻挡放电和外部等离子体羽的放电特性。利用高分辨率光谱仪采集等离子体羽处的发射光谱,通过对发射光谱中OH(A2Σ+→X2Π,307.7～308.9nm)及N2+的第一负系(B2Σ+u→X2Π+g,390～391.6nm)谱线拟合得到了射流等离子体的转动温度,拟合得到的转动温度分别为443和450K。在5%的误差范围内,这2种方法得到的结果是一致的。由于在大气压下,转动温度近似等于产生气体放电的气体温度,所以可以确定大气压射流等离子体气体温度。利用该方法研究了不同电压下的气体温度,发现气体温度随着外加电压增加而增大。     

光谱法研究低气压空气介质阻挡放电均匀性

利用介质阻挡放电装置.在低气压空气中得到了均匀放电,并采用光谱法,研究了放电等离子体温度的空间均匀性.实验采集了氮分子光谱,采用氮分子第二正带系C3Ⅱu→B3Ⅱg计算振动温度;采用氮分子离子第一负带系计算转动温度(气体温度).实验发现,振动温度随电压增加而减小,而转动温度随电压增加而增大.等离子体振动温度和转动温度在空...     

多相脉冲放电体系中羟基自由基的光谱诊断

采用多针-板电极形式的气液混合脉冲放电系统,在其中加入玻璃珠负载的TiO₂膜光催化剂形成了一个气-液-固多相脉冲放电体系,研究中利用脉冲放电过程中产生的紫外光效应诱导其中的TiO₂的光催化作用,通过对放电体系中羟基自由基(·OH)的光谱诊断考察TiO₂光催化作用与脉冲流光放电的协同作用效果。结果表明,本脉冲放电体系中产生的·OH在306 nm(A2Σ+→X2Π跃迁)、309 nm(A2Σ+(ν′=0)→X2Π(ν″=0)跃迁)和313 nm(A2Σ+(ν′=1)→X2Π(ν″=1)跃迁)处均产生发射光谱,其中313 nm处的·OH的光谱强度最强;脉冲放电协同TiO₂光催化作用系统中·OH的发射光谱强度较单独的脉冲放电体系强,同时,条件实验(不同鼓气种类和水溶液初始pH值)的研究结果表明用氩气作为鼓气源时,多相反应体系中313 nm处·OH的发射光谱强度比以空气和氧气作为鼓气源时的强度高,酸性溶液中313 nm处·OH的发射光谱强度比中性和碱性溶液中高。