NO分子和氧原子的高分辨离子谱实验研究

共振增强多光子电离及飞行时间质谱技术是一种具有高分辨率、高灵敏度的光谱研究技术。利用上述技术研究了由激光光解NO2产物-NO与原子O的离子谱,获得了振转态高度分辨的NO(X^2П,v″,J″)γ(0,0)γ(0,1)γ(1,1)带的离子谱以及自旋-轨道精细能级分辨的氧原子O(2P^3PJ^″=2,1,0)离子谱。氧原子O(2P^3PJ^″=2→3P^3PJ^″、2P^3PJ^″=1→3P^3PJ′、2P^3PJ″=0→3P^3PJ′)的离子信号位于紫外电离探测激光的波长分别为225．65nm,226．04nm,226．23nm。实验表明,共振增强多光子电离加飞行时间技术研究原子、分子光谱其灵敏度与分辨率远高于常用的激光感生荧光方法。所得到的NO分子与氧原子的离子谱及它们的离子信号对NO2分子光解及NO分子与氧原子的电离动力学研究提供了有益的实验信息。     

Br_2分子在360—610 nm的光解离动力学研究

利用包含转动自由度在内的含时薛定谔方程研究了Br_2分子在波长范围为360—610 nm的光解离动力学.通过计算得到了Br_2分子在四个特征波长处的切片解离影像,并经过分析得到了与切片解离影像相对应的动能分布;计算了Br_2分子在波长范围为360—610 nm内总的动能分布,以及从A,B和C三个电子态解离的碎片各自所对应的动能分布;计算了A,B和C三个电子态各自的解离概率以及碎片产物的分支比Γ(Br~*/(Br+Br~*))随波长的变化.     

N2O+离子A2Σ+电子态的光解动力学研究

用一束波长为360.55nm的激光，通过N2O分子的（3+1）共振多光子电离（REMPI）过程制备纯净且布居完全处于X2Π(000)态的母体离子N2O+，然后用另一束波长在275—328nm范围内的可调谐激光将制备的N2O+离子激发至预解离电子态A2Σ+.实验发现，由于解离碎片NO+所具有的一定的反冲速度，其TOF质谱峰明显比N2O+母体宽.通过分析NO+碎片TOF质谱峰形状，得到了解离产物的总平均平动能〈ET〉；通过考察〈ET〉随光解能量的变化，发现光解能量在32000cm-1附近约250cm-1的变化 关键词： N2O+离子A2Σ+态 TOF质谱峰 预解离机理     

考虑自旋-轨道耦合效应下SeH^-阴离子的光谱和跃迁性质

采用高精度的从头算方法研究了SeH阴离子的基态(X1∑+)和低激发(a3Π,A1Π,b3∑+,21∑+)的势能曲线、偶极矩和跃迁偶极矩.在计算中考虑了价-芯(CV)电子关联、Davidson修正、标量相对论修正和自旋-轨道耦合效应(SOC).考虑了SOC效应后,b3∑0-+和b3∑1+态变为了弱束缚态.计算得到a3Π1X1∑0++,a3Π0+■X1∑0++和A1Π1■X1∑0++跃迁具有很大的跃迁偶极矩.这三种跃迁都同时具有高对角分布的弗兰克-康登因子f00及振动分支比R00.计算得到了a3Π1,a3Π0和A1Π1激发态的自发辐射寿命都很短,能够实现对SeH-阴离子的快速激光冷却.A1Π1■X1∑0-+跃迁为三能级跃迁,中间态的存在对构建准闭合的循环能级的影响可以忽略.驱动a3Π1■X1∑0++,a3Π0+■X1∑0++和A1Π1■X1∑0++跃迁进行激光冷却SeH-阴离子的激光波长都在可见光范围内.本文的结果为以后激光冷却SeH-阴离子的实验提供了部分理论参考.     

激光光解NO2产物—NO分子NO（X2П）与氧原子O(3PJ″)的REMPI离子谱研究

利用激光光解NO₂分子,通过共振增强多光子电离(REMPI resonance enhanced multiphoto ionization)及飞行时间（TOF time of flight）质谱技术,获得了振转态分辨的NO（Ｘ^２Π,υ″,Ｊ″）与自旋-轨道分辨的氧原子O（２Ｐ^３Ｐ_{Ｊ″＝２,１,０})离子谱.NO分子与O原子的离子信号强度与ＵＶ电离激光能量之间的关系分别能用二次方和三次方曲线很好拟合,它表明:光解产物NO分子和氧原子是分别通过（1+1）和（2+1）多光子吸收过程而被电离的.由氧离子信号得到的氧原子基态三个自旋-轨道支能级布居比f_１与f_０分别为0.54±0.09和 0.20±0.04,这一比值与统计分布计算的值为0.6和0.2一致.     

1+1′ resonant multiphoton ionisation of OH radicals via the A2Σ+ state: insights from direct comparison with A-X laser-induced fluorescence detection

A 1+1′ resonance-enhanced multiphoton ionisation (REMPI) scheme for OH X²Π radicals is characterised for a broad range of intermediate A²Σ⁺ (v = 1, J, F_i) levels. The intensities of OH A-X (1,0) transitions detected by subsequent fixed-frequency VUV ionisation are compared with those obtained by near simultaneous laser-induced fluorescence (LIF) measurements. The ratios of the 1+1′ REMPI to LIF signals are used to derive enhancement factors which reflect the VUV absorption to the OH A³Π, 3d, v = 0 Rydberg state and/or the fast autoionisation process that yields OH⁺ ions. The determination of the enhancement factors permits 1+1′ REMPI to be utilised as a quantitative state-specific probe of OH X²Π radicals.     

Partial photoionization cross-sections and branching ratios of CO from 750 to 304 Å

The absolute values of the partial photoionization cross-sections and branching ratios for producing carbon monoxide ions in their X²Σ⁺, A²Π, B²Σ⁺ and ²Σ⁺(σ2s) states have been obtained as a function of wavelength from the A²Π ionization threshold to 304 Å. Results have been obtained within autoionizing resonances as well as within the photoionization continuum.     

一氟化碳电子态的光谱性质和预解离机理的理论研究

采用考虑Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI+Q)方法结合相关一致基组aug-cc-pV5Z和aug-cc-pV6Z首次计算了一氟化碳(CF)11个Λ-S 态(X²Π , a⁴Σ^-, A²Σ⁺, B²Δ, 1⁴Π, 1²Σ^-, 2⁴Π, 1^{4}Δ , 1⁴Σ⁺, 2²Σ^-和2⁴Σ^-) 所产生的25个Ω 态的势能曲线. 计算中考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正以及将参考能和相关能分别外推至完全基组极限. 基于得到的势能曲线, 获得了束缚和准束缚的Λ-S态和Ω 态的光谱常数, 与已有的实验结果非常符合. 分析了束缚和准束缚的Λ-S态在各自平衡核间距R_e处的主要电子组态. 由于1⁴Π 和2⁴Π态的避免交叉, 发现准束缚态2⁴Π. 由Λ-S态势能曲线的交叉现象, 借助于计算的旋轨耦合矩阵元, 分析了a⁴Σ^-和B²Δ 态的预解离机理. 计算了25个Ω 态的离解关系, 给出了它们的离解极限. 最后研究了A²Σ⁺-X²Π 跃迁特性, 本文计算得到的A²Σ⁺-X²Π跃迁的Frank-Condon 因子和辐射寿命与已有实验值也符合得非常好.     

甲胺分子共振增强多光子电离的波长依赖性

使用激光多光子电离质谱技术，研究了甲胺分子在４２５ｎｍ－４９５ｎｍ波长范围内共振增强多光子电离碎裂过程，记录了母体离子和与碎片离子产额与波长的依赖关系。由于共振增强多光子电离母体离子与碎片离子谱的相似性，可用探测总离子信号的方法来替代单独的母离子探测，有效地提高痕量探测的灵敏度。     

GeO分子激发态的电子结构和跃迁性质的组态相互作用方法研究

应用多参考组态相互作用方法计算了GeO分子的第一解离极限(Ge(³P_g)+O(³P_g))对应的18个Λ-S电子态的电子结构. 计算中纳入了Ge原子的3d轨道电子的内壳层-价壳层电子关联效应、标量相对论效应和Davidson修正. 基于计算的电子态的电子结构, 通过求解径向Schrödinger方程获得了束缚电子态的光谱常数R_e, T_e, ω_e, ω_eχ_e, B_e, 理论计算给出的这些电子态的光谱常数与之前的实验结果符合得很好. 计算了电子态的电偶极矩随核间距的变化, 分析了电子态的组态成分的变化对电偶极矩的影响. 计算的势能曲线表明, 激发态A¹Π, 1¹Σ^-, D¹Δ, a³Π, a’³Σ⁺, d³Δ 和 e³Σ^-的绝热激发能密集地分布于26000-37000 cm^-1范围内, 这些密集分布的电子态之间的相互作用对振动波函数有明显扰动作用. 借助于激发态之间的自旋-轨道耦合矩阵元, 阐明了邻近的激发态对A¹Π和a³Π的扰动作用. 基于计算的A¹Π-X¹Σ⁺和A’¹Σ⁺-X¹Σ⁺跃迁的电偶极跃迁矩和Franck-Condon 因子, 给出了A¹Π 和A’¹Σ⁺态的最低的六个振动能级的辐射寿命.     

紫外波段CH2I2分子的光解离动力学研究

利用离子速度成像方法,研究CH2I2分子在277—305nm范围内若干波长处的光解离动力学.通过同一束激光经(2+1)共振多光子电离(REMPI)过程探测光解碎片I(2P32)和I(2P12),得到了不同激发波长处的离子速度分布图像,从而获得CH2I2光解产物的能量分配和角分布.实验发现,碎片CH2I自由基有很高的内能激发,约占总可资用能的80%,该能量分配可以较好地用冲击模型来解释.实验还发现,产物I(2P32)和I(2P12)具有很不相同的平动能分布,结合所得到的碎片能量分配和角分布,我们对碎片I(2P32)和I(2P12)生成机理进行了分析,指出CH2I2分子电子激发态的绝热和非绝热解离决定了碎片的平动能分布. 关键词： CH2I2 离子速度成像 绝热和非绝热解离     

Feasibility study of laser cooling of InF molecule

By employing ab initio quantum chemistry method, we investigate the feasibility of laser cooling InF molecule. Four low-lying electronic states (X¹Σ⁺, C¹Π, ³Π and 2³Π) of InF have been calculated using the multi-reference configuration interaction (MRCI) method. The spin-orbit coupling effects are also taken into account in the electronic structure computation at the MRCI level. The highly diagonal Franck-Condon factors for C¹Π → X¹Σ⁺ transitions are estimated. The radiative lifetime of the C¹Π (v′ = 0) state is about 2.22 ns, which is found to be enough short for rapid laser cooling. Though the cooling wavelength of InF is located in the short-wavelength ultraviolet light (UVC), a frequency quadrupled Ti: sapphire laser (189–235 nm) could be capable of generating laser transition wavelength of InF. Furthermore, the C¹Π → X¹Σ⁺ transitions perhaps can be followed by the B³Π₁ → X¹Σ⁺_0⁺ transitions to attain a lower Doppler temperature. Meanwhile, for achieving quasi-closed transition cycle of InF molecule, we investigate the hyperfine structure of the lowest state X¹Σ⁺. Overall, the present results indicate the possibility of laser cooling InF molecules.     

Partial photoionization cross sections and angular distributions for double excitation of helium up to the N = 13 threshold

Partial photoionization cross sections sigmaN(Egamma) and photoelectron angular distributions betaN(Egamma) were measured for the final ionic states He+ (N > 4) in the region between the N = 8 and N = 13 thresholds (Egamma > 78.155 eV) using the cold target recoil ion momentum spectroscopy technique (COLTRIMS). Comparison of the experimental data with two independent sets of theoretical predictions reveals disagreement for the branching ratios to the various HeN(+) states. The angular distributions just below the double ionization threshold suggest an excitation process for highly excited N states similar to the Wannier mechanism for double ionization.     

NO通过C~2Π←X~2Π跃迁的共振多光子离化谱

以皮秒Nd∶YAG激光器抽运光学参变发生 /放大器做激发源 ,得到了NO分子在 4 90～ 5 80nm波长范围内通过C2 Π态共振增强的多光子离化谱 ,离化谱由有规则的谱线序列组成。将理论计算的峰值位置与实验结果进行比较 ,确定了离化通道为 :NO(X2 Π) 3hνNO(C2 Π) 2hν(orhν) NO+ +e ,离化信号强度随激光强度的近五次方变化关系进一步验证了此结论。分析讨论了谱线强度的分布不符合夫兰克康登原理的可能原因。根据谱线峰值位置 ,利用最小二乘法拟合获得NO分子C2 Π态振动常数′ωe=(2 35 4 .9± 6 .4 )cm-1,′ωe ′χe=(14 .7± 2 .5 )cm-1及平衡位置的力常数k=(2 .4 4± 0 .0 8)× 10 3 N·m-1。结果可为用激光离化光谱技术探测大气污染物NO分子提供参考。     

离子速度成像系统校准及1,4-氯溴丁烷的紫外光解动力学

大气臭氧层破坏越来越严重, 卤代烷烃在太阳紫外线辐射下解离生成破坏臭氧的游离态卤素原子, 是主要元凶之一. 本文选用碘甲烷作为校准分子, 利用离子速度成像技术和共振增强多光子电离技术测得碘甲烷在266 nm紫外光解离下产生的基态碘原子I(²P_3/2)在不同聚焦电压下的离子速度影像, 得到离子速度成像系统的放大系数N=1.13. 并利用该系统研究了1, 4-氯溴丁烷在～ 234 nm紫外辐射下的解离动力学, 分析讨论了解离产生的基态Br (²P_3/2)和激发态Br^* (²P_1/2)的速度和角度分布信息, 揭示了1, 4-氯溴丁烷在～ 234 nm紫外光解离产生基态Br原子和激发态Br^* 原子的通道都是源于C-Br键排斥势能面上的快速解离. 文中通过计算碎片影像角度分布的各项异性参数β值, 得到了生成基态Br(²P_3/2)和激发态Br^* (²P_1/2) 两个解离通道中的平行跃迁和垂直跃迁比例. 另外, 本文还对氯溴甲烷, 1, 2-氯溴乙烷, 1, 3-氯溴丙烷和1, 4-氯溴丁烷在～ 234 nm下的光解动力学进行比较, 分析得到双卤代烷烃分子解离机理对烷基支链长度的依赖关系.     

丙酮分子的共振增强多光子电离解离过程的实验研究

报道了在280—286.5nm区域内，通过共振增强多光子电离-飞行时间质谱和质量选择光电离激发谱对丙酮分子的光电离和光解离通道进行了研究，并对部分碎片离子的分质量激发谱进行了归属和标识.实验结果表明，在280—286.5nm紫外光波段内，丙酮分子以母体分子的电离通道为主，即首先电离生成母体离子然后母体离子再吸收光子解离生成碎片离子. 关键词： 丙酮 共振增强多光子电离 飞行时间质谱     

普适性双原子分子解析势能函数的研究

提出了一种构造解析势能函数的新方法,由此得到了一种既适用于中性双原子分子又适用于带电双原子分子离子的解析势能函数。本文用八种基本类型的双原子分子——同核中性基态双原子分子Na₂-X1Σ+_g,同核中性激发态双原子分子C₂-A1Π_u,同核带电基态双原子分子离子He+₂-X2Σ+_u,同核带电激发态双原子分子离子N+₂-B2Σ+_u,异核中性基态双原子分子NaLi-X1Σ+_g,异核中性激发态双原子分子BH-B1Σ+,异核带电基态双原子分子离子(BC)--X3Π,异核带电激发态双原子分子离子(CS)+-A2Π等共21个算例对势能函数进行了验证并与RKR (Rydberg-Klein-Rees)实验数据进行了比较,计算结果与RKR数据符合很好。     

icMRCI+Q理论研究BF~+离子电子态的光谱性质和预解离机理

采用考虑Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI+Q)方法,结合相关一致基组aug-ccpV5Z和aug-cc-pV6Z,计算了BF+离子前两个离解极限B~+(~1S_g)+(~2P_u)和B+(~3P_u)+F(~2P_u)对应的14个Λ-S态(X~2Σ~+,1~2Π,2~2Π,2~2Σ~+,1~4Σ~+,1~4△,1~4Σ~-,1~2△,1~2Σ~-,3~2Σ~+,1~4Π,2~4Π,2~4Σ~+和3~2Π)和30个Ω态的势能曲线.在势能曲线的计算中,考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正以及将参考能和相关能分别外推至完全基组极限.基于得到的势能曲线,获得了束缚和准束缚的12个A-S态和28个Ω态的光谱常数,并且X~2Σ~+态的光谱常数与已有的实验结果符合.此外,计算了BF分子X~1Σ~+态到BF+离子X~2Σ~+,1~2Π和2~2Σ~+态的垂直电离势和绝热电离势,并且BF~+(X~2Σ~+)←BF(X~1Σ~+)的垂直电离势和绝热电离势与相应的实验结果非常符合.由X~2Σ~+,2~2Π,1~4Σ~+,3~2Σ~+和3~2Π态和其他的激发A-S态势能曲线的交叉现象,借助于计算的旋轨耦合矩阵元,首次分析了X~2Σ~+和3~2Π态的预解离机理以及2~2Π(v′≥9),1~4Σ~+(v′≥4)和3~2Σ~+(v′≥4)的振动能级受到其他电子态的微扰.计算了30个Ω态离解极限处的相对能量,并且与实验结果十分符合.最后计算了2~2Π(v′=0—9)—X~2Σ~+,2~2Σ~+(v′=0—2)—X~2Σ~+,(3)1/2—(1)1/2~(势阱一)和(2)3/2(v′=0—9)—(1)1/2~(势阱一)跃迁的Franck-Condon因子、爱因斯坦自发辐射系数和辐射寿命.     

Branching ratios of autoionization from Eu 4f~76p_(1/2)6d [J] autoionizing states

The autoionization branching ratios from Eu 4f76p1/26 d [J] autoionizing states to its 4f76s+(9So), 4f76s+(7So), and4f75d+(9Do) final ionic states are investigated with the combination of the three-step laser excitation and the velocity-map imaging technique. These different autoionizing states are excited via 4f76s6d8 DJ [J = 5/2, 7/2, and 9/2] intermediate states, respectively. The experimental photoelectron images are obtained, from which energy distributions of ejected electrons are achieved with the mathematical transformation. Furthermore, the energy dependence of the branching ratio is investigated within the autoionization resonance, by which population inversion is observed as an important characteristic.The J-dependence is also studied systematically. The validity of the well-known isolated core excitation technique used for obtaining the autoionization spectrum is also studied.