分光技术在自由电子激光结合里德堡态氢原子飞行时间谱装置中的应用（英文）

木文描述了一种应用于自由电子激光结合高里德堡态氢原子飞行时间谱装置中的分光方法,以及该方法应用于小分子(如H_2S)光解动力学研究中的必要性.拉曼-α辐射(121.6 nm),用作H原子产物探测的激光,是在Kr/Ar气介质中利用四波混频产生的.利用透镜对不同波长的光有不同的折射率,四波混频后的混合光在经过一片离轴的氟化锂透镜后,121.6 nm的激光将会与212.6和84.5 nm在空间上分开.在激光到达反应中心前利用挡板挡住212.6和845 nm的激光,只让121.6 nm的光经过反应中心,从而消除212.6 nm激光产生的背景信号对实验的干扰.结合自由电子激光,成功地研究了H_2S在122.95 nm波长下的光解动力学,采集到了产物时间飞行谱.本文展示了转换得到的产物总平动能谱,解离机理与121.6 nm波长下的结果相似.实验结果显示,该方法成功地解决了分子在VUV波段进行光解动力学研究的难题,消除了这些分子在紫外光波段因为强烈吸收而产生的背景信号.     

等离子体波在喇曼自由电子激光中的作用

本文用参量放大器模型,分析了喇曼型自由电子激光中等离子体波的作用。结果表明,在忽略电子束初始横向速度的情况下,慢等离子体波与散射波耦合的必要条件为k_wv₂₀>ω_c,即电子的平衡态运动应处于第一组轨道。文中还求出散射波的色散特性和增益公式,以及散射波与等离子体波的相位匹配关系。 关键词：     

X射线自由电子激光在物理学中的应用

在原子/分子空间尺度直接探测微观世界的飞秒量级动态复杂过程一直是科学家追求的梦想。2009年,X射线自由电子激光装置的出现使得这个梦想成为可能。文章将介绍近年来利用X射线自由电子激光装置在凝聚态物理、非线性光学、高压物理等研究领域取得的一些突破性进展,并展望其未来在解决重大物理问题中的可能应用。     

X射线自由电子激光晶体学在结构生物学中的应用

X射线晶体学是获得生物大分子三维空间结构最主要的方法。基于X射线自由电子激光的晶体学——串行飞秒晶体学方法的出现,以其独特的优势为结构生物学研究提供了一种全新的研究手段。文章主要介绍了串行飞秒晶体学方法在结构生物学领域的应用及所取得的成果。这些成果表明该方法是在亚纳米空间尺度和飞秒时间尺度、在接近于自然状态下进行生物大分子静态和动态结构研究的强有力手段。     

渡越辐射及其在北京自由电子激光置束测中的应用

在北京自由电子激光器装置的性能改进中,采用了基于渡越辐射的电子束诊断方法。描述了渡越辐射应用于电子束参数测量的基本理论,介绍了BFEL中利用渡越辐射进行的实验方案,并报导了初步的结果。     

渡越辐射及其在北京自由电子激光置束测中的应用

在北京自由电子激光器装置的性能改进中,采用了基于渡越辐射的电子束诊断方法。描述了渡越辐射应用于电子束参数测量的基本理论,介绍了BFEL中利用渡越辐射进行的实验方案,并报导了初步的结果。     

渡越辐射及其在北京自由电子激光置束测中的应用

 在北京自由电子激光器装置的性能改进中,采用了基于渡越辐射的电子束诊断方法。描述了渡越辐射应用于电子束参数测量的基本理论,介绍了BFEL中利用渡越辐射进行的实验方案,并报导了初步的结果。     

北京自由电子激光装置的设计研究

北京自由电子激光装置(BFEL)是一台工作在中红外区的康普顿型FEL振荡器。由一台30MeV的射频电子直线加速器提供电子束。特点之一是用微波电子枪作为高亮度注入器。本文首先概述了BFEL的一般情形和物理参数.接着用解析公式和模拟的方法论证了电子束的设计目标和激光器的运转特征。最后阐述了BFEL各部分采取的技术路线的特点,内容包括微波枪、加速器和微波系统、调制器、输运系统、摇摆磁铁、光学腔、电子束诊断、准直、自发辐射和激光实验。     

曙光一号自由电子激光装置的设计研究

曙光一号自由电子激光装置(SG-1 FEL)是一台高功率毫米波段自由电子激光放大器,它由3.5MeV直线感应加速器、电子束调制系统、变参数摇摆器和微波种子源等部件组成。本文扼要叙述了SG-1 FEL的物理设计和主要技术参数,并重点分析了各主要部件的实验研究、计算模拟,以及物理设计和结构的特点。     

北京自由电子激光装置的红外激光振荡实验

本文阐述了北京自由电子激光装置所采取的优化电子束质量等措施以满足出光条件,和利用这台装置相继观察到了自发辐射、储存自发辐射和受激辐射的情况.测定的受激辐射讯号的强度、光谱、失谐曲线和波长移动均证明其为红外自由电子激光振荡讯号.     

基于极紫外自由电子激光的中性团簇红外光谱

团簇在能源催化和大气雾霾等诸多化学过程中广泛存在,团簇表征与性能研究对诠释化学反应机理至关重要. 然而,中性团簇由于缺乏电荷、难于探测,实验研究非常困难. 鉴于上述情况,发展了基于极紫外自由电子激光的中性团簇红外光谱实验方法,用于质量选择中性团簇的高灵敏探测、结构表征和性能研究. 红外-极紫外衰减和红外+极紫外增强光谱实验方法已被应用于一些中性水团簇和一些中性金属羰基化合物的研究. 由于极紫外自由电子激光的波长范围涵盖了绝大多数中性团簇的第一电离势,这一独特的实验方法为开展各类中性团簇红外谱学和结构的研究打开了大门. 本文综述了这些红外光谱实验方法及其在中性团簇研究中的应用.     

阿尔法蒎烯臭氧分解反应的极紫外自由电子激光光电离质谱研究

阿尔法蒎烯是大气中含量最高的自然源萜类挥发性有机物,其臭氧化分解反应会产生大量的反应中间体和产物,精确表征这些物种被认为是大气化学最前沿、最具挑战性的课题之一. 本文利用极紫外自由电子激光光电离质谱方法,研究了阿尔法蒎烯的臭氧分解反应机理. 该反应是在2立方米的烟雾箱中进行,利用气动透镜把产生的气溶胶传输到质谱探测腔室,利用极紫外自由电子激光对气溶胶进行单光子软电离,测得了常规实验方法难以得到的飞行时间质谱,发现了一系列新物种. 与量子化学理论计算相结合,揭示了这些新物种的反应机理. 这些研究结果从分子水平上揭示了蒎烯的臭氧分解反应机制,有助于理解大气雾霾微观机理.     

求解自由电子激光场的微扰方法

借助于固体理论中的ＬＬＰ变换研究自由电子激光场的光子统计性质，并发展了一种微扰方法予以求解。     

FTIR法研究自由电子激光作用下邻氨基苯甲酸类分子的结构变化

自由电子激光（FEL）可以输出中红外激光（波长6-16μm，波数1660-630cm^-1），由于FEL提供的能量与分子的振动能级相当，所以可用于探讨与物质相互作用时的能量转换机理；其次FEL的波长在一定范围内能够连续调节，可以用来研究化学键的变化，即FEL诱导的分子结构变化，基于红外和拉曼光谱是分子结构变化的灵敏探针，我们比较了FEL照射前后苯甲酸及邻氨基苯甲酸的FTIR变化，发现N-H和C=O的伸缩振动峰经FEL照射后发生了位移，表明FEL诱导有机分子引发COOH和NH2之间氢键的重排，初步认为这是由于分子中存在稳态和亚稳态结构，进一步的解释将涉及到多光子传递以及非线性光学。     

利用真空紫外脉冲场电离-光电子方法研究三氯乙烯阳离子振动光谱

在 76 4 0 0～ 796 5 0cm-1的能量范围内测量了三氯乙烯的真空紫外脉冲场电离 光电子 (VUV PFI PE)谱 .根据量子化学理论计算的频率以及Franck Condon因子 ,对VUV PFI PE谱的振动谱带进行了标定 ,确认了11个三氯乙烯阳离子的振动频率 ,分别为 :ν1+ =14 8cm-1,ν2 + =180cm-1,ν3 + =2 86cm-1,ν4+ =4 0 2cm-1,ν5+=4 72cm-1,ν6+ =6 6 0cm-1,ν7+ =875cm-1,ν8+ =990cm-1,ν9+ =10 38cm-1,ν10 + =12 6 7cm-1,ν11+ =14 0 8cm-1.这些测量和新近用真空紫外 红外光诱导电离确定的ν12 + =30 73cm-1一起 ,提供了三氯乙烯阳离子电子基态的所有 12个振动频率的实验值 .通过对VUV PFI PE谱 (0 ,0 )跃迁带的光谱拟合 ,确定了三氯乙烯的电离能为(76 4 4 1.7± 2 .0 )cm-1((9.4 776± 0 .0 0 0 2 )eV) .     

Proposal for Efficiency Enhancement of a Far Infrared Free Electron Laser

ＰｒｏｐｏｓａｌｆｏｒＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆａＦａｒＩｎｆｒａｒｅｄＦｒｅｅＥｌｅｃｔｒｏｎＬａｓｅｒ￥ＨＵＳｕｘｉｎｇ；ＦＵＥｎｓｈｅｎｇ；ＸＵＺｈｉｚｈａｎ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭ...     

用两束真空紫外激光和离子速度成像方法测量12C16O分子在108000∽113200 cm-1能量范围的解离通道分支比：生成O(1D)通道的观测

本文利用两束可调谐真空紫外激光和离子速度成像的方法测量了CO在108000∽113200 cm^-1光解离通道分支比[C(³P₀)+O(¹D)]/{[C(³P₀)+O(³P)]+[C(³P₀)+O(¹D)]}和[C(³P₂)+O(¹D)]/{[C(³P₂)+O(³P)]+[C(³P₂)+O(¹D)]}. 本文先用一束真空紫外激光将CO分子激发至特定的高激发量子态并发生解离,接着用另一束真空外激光选择性地电离C(³P₀)和C(³P₂)并进行探测. 1VUV+1UV/visible共振增强多光子电离的方法大大提高了实验的探测灵敏度,使得之前没有观测到的较弱的吸收带也首次被观测到. 通过分支比的测量,发现自旋禁阻的解离通道C(³P₀)+O(¹D)和C(³P₂)+O(¹D) 只在某些分立的较窄能量范围内才能被观测到. 这可能是由于直接激发的高里德堡态和解离到上述自旋禁阻通道的价态在这些能量范围内发生了共振的自旋-轨道耦合相互作用.     

OCS分子在里德堡F态的真空紫外光解动力学：S(3PJ=2,1,0)产物通道

本文利用可调谐真空紫外光源和时间切片离子速度成像技术研究了OCS分子的真空紫外光解动力学. 在对应OCS里德堡F态的五个光解波长下(133.26 nm∽139.96 nm)实验采集了S(³P_J=2,1,0)产物的离子影像,从中发现了两个解离通道：S(³P_J=2,1,0)+CO(X¹Σ⁺)和S(³P_J=2,1,0)+CO(A³π),其中前者为主要通道. 离子影像中CO产物的振动结构可部分分辨. 从离子影像中提取出了S(³P_J=2,1,0)+CO(X¹Σ⁺)通道的产物总平动能分布、各向异性参数和CO振动态分支比等信息. 发现了对应OCS在F态的几个低振动态下光解的产物各向异性参数取负值,而对应F态的几个高振动态下光解产物的各向异性参数为正值. 另外,同一光解波长下三种S产物S(³P₂)、S(³P₁)和S(³P₀)的各向异性参数也不相同. 经分析,这些现象可能来源于激发区域的其它不同对称性的电子态的贡献,从而导致解离过程中同时存在平行解离和垂直解离. 本工作有利于进一步理解OCS真空紫外光解中的非绝热耦合作用.     

不用导引磁场的虚火花束源拉曼自由电子激光器的数值计算

采用非线笥模型对拉曼自由电子激光器进行数值模拟,发现虚火花束源自由电子激光器苛以去掉导引磁场,用小周期摇摆器,实现器件的小型化和高功率。     

摆动器场误差对自由电子激光器自发辐射谱的影响

在考虑平面型摆动器（Ｗｉｇｇｌｅｒ）场误差△Ｂ（ｚ）的情况下，求解电子在磁场中运动的洛仑兹（Ｌｏｔｅｎｔｚ）方程，得到场误差对电子横向速度的改变，然后作傅里叶变换即为电子自发辐射谱的改变，并讨论了各种场误差对自由电子激光器自发辐射谱的影响，选择北京自由电子激光器（ＢＦＥＬ）参数，进行模拟，最后确定出各种场误差的可接受条件。