飞秒时间分辨离子成像研究NO2分子通道分辨超快解离动力学

本文利用飞秒激光泵浦-探测质谱和离子成像研究了NO_2分子的超快解离动力学.结果表明NO~+离子的动能释放包含两个部分,分别对应的能量是0.05和0.25 eV,并且指认了它们叫能的解离通道.NO~+离子通道分辨的瞬态测量提供了区分超快解离路径贡献的方法,不同动能释放的离子信号变化曲线可以通过双e指数函数进行拟合.其中衰减时间为0.25 ps的快速变化部分产生于里德堡态的演化.变化较慢的信号部分是山两个竞争的通道产生的,其中一个通道是吸收一个400 nm光子到A~2B_2激发态,它的衰减寿命是30 ps;另一个慢的通道是吸收三个400 nm光子到一个价电子类型的里德堡态,它的衰减寿命是短于7.2 ps.通道和时间分辨的实验测量对于区分分子复杂的超快解离动力学具有非常大的潜力.     

丁酮3s里德堡态的超快光解动力学研究

本文采用195.8 nm飞秒激光将丁酮分子激发到S_2(n,3s)里德堡态,在800 nm探测光的作用下获得时间分辨的飞行时间质谱.对实验结果的分析表明,由于丁酮α位置具有一个甲基和一个乙基,使得NorrishⅠ型解离反应表现出丰富的动力学特征.母体离子瞬态衰减的时间常数为(2.23±0.02)ps.丙酰基离子瞬态衰减与母体类似,只有一个为(2.15±0.02)ps的时间常数,说明丙酰基离子来自于母体的解离性电离.乙酰基离子的时间曲线拟合得到四个时间常数:τ_1=(2.40±0.15)ps,τ_2=(1.10±0.25)ps,τ_3=(0.08±0.02)ps,τ_4=(17.72±0.80)ps,分别对应于S_2→S_1的内转换,S_1态生成CH_3CO(A)的初步解离,CH_3CO(A)快速内转换为CH_3CO(X),以及CH_3CO(X)基态上的二次解离.丁酮分子α-C-C键的解离存在分子内振动能量再分配(IVR)与势垒解离两种竞争的解离通道,但在该实验条件下,我们认为是通过分子内振动能量再分配通道发生解离的结果.     

苯乙炔分子电子激发态超快动力学研究

采用飞秒时间分辨质谱技术结合飞秒时间分辨光电子影像技术研究了苯乙炔分子电子激发态超快非绝热弛豫动力学.用235 nm光作为泵浦光,将苯乙炔分子激发到第二激发态S2,用400 nm光探测激发态的演化过程.时间分辨的母体离子的变化曲线用指数和高斯函数卷积得到不同的两个组分,一个是超快衰减组分,时间常数为116 fs,一个是慢速组分,时间常数为106 ps.通过分析时间分辨的光电子影像得到光电子动能分布,结合时间分辨光电子能谱数据发现,时间常数为116 fs的快速组分反映了S2态向S1态的内转换过程.实验还表明S1态通过内转换被布局后向T1态的系间窜跃过程为重要的衰减通道.本工作为苯乙炔分子S2态非绝热弛豫动力学提供了较清晰的物理图像.     

2-甲基吡嗪分子激发态系间交叉过程的飞秒时间分辨光电子影像研究

飞秒时间分辨光电子影像技术和飞秒时间分辨质谱技术相结合,研究了2-甲基吡嗪分子电子激发态超快非绝热弛豫动力学.用323 nm光作为泵浦光,把2-甲基吡嗪分子激发到第一激发态S_1,用400 nm光探测激发态演化过程.通过时间分辨质谱技术测得S_1态的寿命为98 ps.实验中,实时观察到了单重态S_1向三重态T_1的系间交叉过程.通过分析发现,跟吡嗪分子S_1态的动力学过程不同,2-甲基吡嗪分子激发到S_1态后,不仅S_1→T_1系间交叉过程是S_1态主要衰减通道,S_1→S_0内转换过程也是S_1态另一个主要衰减通道.发挥飞秒时间分辨光电子影像技术的优点,实验上得到不同泵浦-探测时间延迟的光电子角分布,从角分布信息结合光电子能谱信息,尝试观察2-甲基吡嗪分子的非绝热无场准直,但由于2-甲基吡嗪分子对称性比吡嗪分子更低,对称性更低分子准直现象的观察更有挑战性,在实验中未能观察到非绝热准直动力学.本工作为2-甲基吡嗪分子S_1态非绝热弛豫动力学提供了较清楚的物理图像.     

利用飞秒泵浦探测技术研究碘甲烷B态预解离动力学

应用飞秒双光泵浦-探测技术结合飞行时间质谱研究了碘甲烷分子的B态预解离动力学，其中泵浦光波长为400 nm，探测光为800 nm，碘甲烷主要的产物通道为生成CH3I+和CH3+．改变泵浦与探测光之间的延时，得到了这两种离子的时间演化曲线，每个曲线都可以用两个指数函数来拟合，拟合常数为?1和?2，?1反映了碘甲烷分子吸收三个泵浦激光所到达的高里德堡态的动力学，?2反映了吸收两个泵浦激光所到达的B里德堡态的动力学，得到的B态的带源寿命为1.57 ps，这个值和以前的文献非常符合，试验结果被解释为多光子的电离解     

HOD分子在?1B1态的光解动力学： 产物OH/OD的分支比以及OD键解离能

利用H(D)原子里德堡态时间飞渡谱技术研究了HOD超声射流分子束在124 nm附近的?态光解动力学．实验测量了HOD分子在?态的转动分辨的吸收谱,并得到了五个转动峰下H+OD以及D+OH通道的产物总的平动能谱．通过对产物平动能谱的分析,得到了?态解离产物OH和OD的分支比,并与Β态和?态相应解离产物的分支比做了对比．实验结果确定了HOD分子OD键的解离能为41751.3±5 cm^-1.     

超短脉冲激光场中间二氯苯的激发态动力学

利用飞秒时间分辨的飞行时间质谱技术研究了间二氯苯的激发态动力学.间二氯苯分子吸收一个200 nm或者267 nm的光子被抽运到激发态,随后再吸收多个800 nm的光子被电离.实验获得了电离产生的离子质谱信号及其随抽运探测激光延迟时间的变化曲线.在200 nm时,分子被抽运到激发态(π,π*),可观察到三个相互竞争的解离通道的寿命:内转换到排斥态(n,σ*)或者(π,σ*)并发生快速解离,其寿命约(0.15±0.01)ps;内转换到基态的高振动态,能量在基态"热"振动态间弛豫的寿命约为(4.94±0.08)ps;系间窜越到相邻的三重态从而发生预解离过程,其寿命约为(110.09±4.33)ps.在267 nm时,分子被抽运到第一激发态的低振动态,可观察到一个长寿命(约(1.06±0.05)ns)的系间窜越过程.除此之外,在碎片离子信号中还观察到了激发态与基态的高振动态之间的内转换过程.     

三重简并拓扑半金属磷化钼的时间分辨超快动力学

拓扑半金属磷化钼(MoP)同时具有三重和二重简并费米子.为了研究其费米面以上的激发态超快动力学特性,对其进行了时间分辨超快泵浦-探测实验.获得了MoP的准粒子动力学,包含来源于电子-声子散射的快分量,寿命为0.3 ps,以及来源于声子-声子散射的慢分量,寿命为150 ps.温度依赖的研究表明,快分量和慢分量的弛豫寿命均随着温度的增加产生微小增大.同时还激发并探测到一支相干态声学支声子,其由热应力引起,频率为0.033 THz且不随温度而改变.对于MoP激发态准粒子超快动力学以及相干态声子的研究为理解该体系总体的激发态超快动力学特性以及电子-声子相互作用对温度的依赖提供了有益的实验依据.     

不同原子在飞秒强激光场中的里德堡态激发和双电离

利用质量分辨的脉冲电场电离方法结合飞行时间质谱,系统地研究了He,Ar和Xe原子在800 nm飞秒强激光场中的里德堡态激发过程,并将其与非序列双电离过程进行了比较,探讨了激发与非序列双电离过程的区别,以及不同原子里德堡态激发过程的规律性变化.研究结果有助于深入了解强激光场中原子里德堡态激发的物理机理.     

飞秒激光场中OCS分子的里德堡态激发

本文研究了800nm飞秒强激光场下OCS分子的里德堡态激发过程. 实验不仅观测到强激光场中的中性母体分子的里德堡态激发，而且观测到大量的中性里德堡态碎片. 我们测量了里德堡态激发产率随激光强度及椭偏率的变化，并与强场电离解离进行了比较. 分析表明，飞秒激光场下中性里德堡态碎片的产生与强场多次电离密切相关. 此外，我们还讨论了中性里德堡态碎片对激光椭偏率依赖的内在原因.     

HN3分子在190-248 nm的紫外光分解动力学

利用氢原子里德堡态飞行时间谱技术研究HN3分子在紫外光(190?248 nm)光照射下的H+N3通道的光解动力学结果．通过测量H+N3通道的产物平动能分布以及产物的角分布，得到了在不同波长光解下N3产物分子的振动态分布． 实验结果表明， 在大于225 nm时，HN3分子主要是通过一个排斥态解离的．而在低于225 nm时，有一个慢的通道从220 nm 开始出现．这一新的解离通道是一个闭环产生环状N3产物的通道．当光解能量增加时，这一新通道相对的变得越来越重要．     

N-乙基吡咯S1态超快动力学：飞秒时间分辨光电子成像研究

N-乙基吡咯是吡咯分子的一个乙基取代衍生物,它的激发态衰变动力学目前为止很少被研究. 本文利用飞秒时间分辨光电子成像的实验方法研究N-乙基吡咯分子S₁态的衰变动力学. 实验采用241.9和237.7 nm的泵浦激发波长. 在241.9 nm激发下,得到5.0±0.7 ps,66.4±15.6 ps和1.3±0.1 ns三个寿命常数. 在237.7 nm激发下,得到2.1±0.1 ps和13.1±1.2 ps两个寿命常数. 所有寿命常数都归属为S₁态的振动态. 本文并对不同S₁振动态的弛豫机理进行了讨论.     

四氯化碳分子紫外多光子解离动力学的实验研究

本文报道了在280-287.5 nm区域内,通过共振增强多光子电离-时间飞行质谱和质量选择光电离激发谱对四氯化碳分子的紫外多光子解离通道进行的研究,并对部分碎片离子的分质量激发谱进行了标识和归属.结果表明, CCl_4共振吸收两个光子到达4s里德堡态,然后快速解离成CCl、C、CCl_2、CCl_3等中性碎片,其中CCl是最主要的解离通道,其次是C碎片产生通道,而CCl_2、CCl_3等碎片产生通道几乎可以忽略.     

紫外光解动力学DNCO+hv→D+NCO:两个竞争解离通道（英文）

本文利用D原子里德堡态时间飞行谱研究了DNCO分子在波长200～235 nm范围的光解动力学.实验测量了产物的平动能分布和空间角分布.在210～235 nm光解离下,观测到接近统计分布和各向同性的产物,该产物有可能来自从S_1势能面内转换到S_0势能面,然后在S_0势能面上解离.在更短的解离波长下,除了统计分布的产物,另外一种分布的产物出现在高平动能的地方,具有很高的各向异性,该产物来自从S_1势能面上的直接解离.相比较HNCO的解离结果,DNCO直接解离通道出现在更高的激发能量.通过对NCO产物内能态的归属,发现NCO产物主要是弯曲振动激发和适当的伸缩振动激发.     

Br_2~+分子离子[1+1]双光子解离动力学（英文）

本文利用最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪在冷离子束中研究了同位素质量分辨的~(79)Br_2~+分子离子的[1+1]双光子激光解离动力学.借助其1~4∑_(u,3/2)~-态为中间态使~(79)Br_2~+共振吸收两个光子至4～5 eV区域的高激发态并发生解离.利用离子速度成像技术获得了光解产物~(79)Br~+的二维速度分布和平动能释放谱.通过平动能释放谱确定了不同解离能量处量子态分辨的解离产物通道分支比.光碎片产物的角分布表明~(79)Br_2~+分子离子的双光子解离是1~4∑_(u,3/2)~-态的△Ω=0平行跃迁至一个Ω=3/2高解离态发生的.由于分子激发态中的强自旋-轨道耦合作用,高激发的四重态很可能参与到实验观测的光解过程.     

基于电荷转移过程的PAN-C60共聚物薄膜的时间分辨荧光研究

利用吸收光谱和皮秒时间分辨荧光研究PAN－C60星状共聚物的电荷转移过程。PAN－C60共聚物的吸收和荧光光谱结果显示共聚物中存在着电荷转移过程。时间分辨荧光结果表明PAN的荧光衰减遵循双指数衰减规律（一快过程160ps和一慢过程1500ps)，快衰减过程主要来源于聚合物中主链间相互作用产生的空间间接极化子对的影响，慢变过程主要来源于单重态激子的辐射跃迁弛豫。在共聚物中，C60分子的存在除导致PAN激发态寿命缩短外，还影响聚合物链间的相互作用，C60分子对PAN荧光猝 灭作用主要通过慢变过程影响的，而对PAN的空间极化子对的影响主要与其快衰减过程有关。     

紫外光解动力学DNCO+hv→D+NCO: 两个竞争解离通道

本文利用D原子里德堡态时间飞行谱研究了DNCO分子在波长200∽235 nm范围的光解动力学. 实验测量了产物的平动能分布和空间角分布. 在210∽235 nm光解离下,观测到接近统计分布和各向同性的产物,该产物有可能来自从S₁势能面内转换到S₀势能面,然后在S₀势能面上解离. 在更短的解离波长下,除了统计分布的产物,另外一种分布的产物出现在高平动能的地方,具有很高的各向异性,该产物来自从S₁势能面上的直接解离. 相比较HNCO的解离结果,DNCO直接解离通道出现在更高的激发能量. 通过对NCO产物内能态的归属,发现NCO产物主要是弯曲振动激发和适当的伸缩振动激}.     

利用时间分辨的光电子影像技术研究2,6-二甲基吡啶分子锥形交叉超快动力学

利用时间分辨的飞秒光电子影像技术结合时间分辨的质谱技术,研究了2,6-二甲基吡啶分子锥形交叉超快动力学过程. 2,6-二甲基吡啶分子吸收266 nm泵浦光从基态跃迁至S₂态(π-π^*). 母体离子时间变化曲线包含两个指数函数,一个是时间常数为635 fs的快速组分,另一个是时间常数为4.37 ps的慢速组分. 通过时间分辨光电子影像得到的时间依赖的光电子角度分布和能量分辨的光电子谱分布提供了S₂态演变的动力学信息. 简言之,快速组分反映了通     

N-乙基吡咯S_1态超快动力学:飞秒时间分辨光电子成像研究（英文）

N-乙基吡咯是吡咯分子的一个乙基取代衍生物,它的激发态衰变动力学目前为止很少被研究.本文利用飞秒时间分辨光电子成像的实验方法研究N-乙基吡咯分子S1态的衰变动力学.实验采用241.9和237.7 nm的泵浦激发波长.在241.9 nm激发下,得到5.0±0.7 ps,66.4±15.6 ps和1.3±0.1 ns三个寿命常数.在237.7 nm激发下,得到2.1±0.1 ps和13.1±1.2 ps两个寿命常数.所有寿命常数都归属为S1态的振动态.本文并对不同S1振动态的弛豫机理进行了讨论.     

铷原子磁光阱中超冷等离子体的形成和演化（英文）

在铷原子的磁光阱中,通过光电离冷原子方法和稠密里德堡原子的自发演化方法产生了超冷等离子体.磁光阱中冷却并囚禁了10^7个原子,温度约为500μK,之后用一束脉冲激光将冷原子电离或者激发至高里德堡态,通过调节脉冲激光的能量控制离子数量或者里德堡原子的数量.利用延迟斜坡电场或脉冲电场引出超冷等离子体中的电子,对超冷等离子体的形成和演化进行了研究,并利用库仑势阱模型对实验结果进行了解释.实验结果表明,由于来自长寿命里德堡原子的贡献,里德堡原子自发演化形成的超冷等离子体的寿命比光电离形成的超冷等离子体的寿命长.