激光冷却SH~–阴离子的理论研究

本文采用多组态相互作用及Davidson修正方法和全电子基组计算了SH~-阴离子的X~1∑~+,a~3∏和A~1∏态的势能曲线、电偶极矩和跃迁偶极矩.计算的光谱常数与实验值及已有的理论值符合得很好.在计算中考虑了自旋-轨道耦合效应.计算得到a~3∏_1(v'=0)?X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)?X~1Σ_(0+)~+(v"=0)跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子,分别为0.9990和0.9999;计算得到a~3∏_1和A~1∏_1态的自发辐射寿命分别为1.472和0.188 ms.A~1∏_1?X~1∑_(0+)~+跃迁存在中间态a~3∏_(0+)和a~3∏_1,但中间态对激光冷却SH~-阴离子的影响可以忽略.分别利用a~3∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)跃迁构建了准闭合的能级系统,冷却所需的激光波长分别为492.27和478.57 nm.最后预测了激光冷却SH~-阴离子能达到的多普勒温度和反冲温度.这些结果为进一步实验提供了理论参数.     

Raman紫外双共振研究C_2H_2分子的碰撞转动弛豫

本文利用受激Raman抽运,选择性地制备了C_2H_2分子电子基态的红外非激活振动能级的单一转动态(X~1∑~+,v″=1,J″=9,11,13),并从紫外激光诱导的A~1Au(v′=1)←X~1∑~+(v″=1)荧光谱,直接测定上述三个转动态的C_2H_2—C_2H_2碰撞的消激活速率常数,它们分别为(7.96±1.04)×10~(-10),(8.79±0.97)×10~(-10),(8.76±0.88)×10~(-10)cm~3~(-1),以及由这些初始转动态向其它不同转动态(v′=1,J′=1,3,5,7,9,11,13,15)多量子跃迁转移的激活速率常数。     

碰撞诱导振动能量转移：Cs2[B1∏u(v′=5)]+ N2→Cs2[B1∏u(v′=4，6)]+ N2

利用激光诱导荧光方法研究了Cs_2B~1Π_u[(v′=5)]与N2的碰撞能量转移.脉冲激光激发Cs_2基态至B~1Π_u[(v′=5)]态,池温保持在410 K,N_2气压在1.5×10~2 Pa～2.5×10~3 Pa之间变化.荧光中含有直接荧光和碰撞转移荧光成分,记录直接荧光B~1Πu(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的时间分辨强度.从荧光强度的对数值给出的直线斜率得到B~1Π_u(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的有效寿命,由Stern-Volmer方程,得到B~1Π_u(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的辐射寿命为(45±9)ns.B~1Π_u(v′=5)态与N_2碰撞的猝灭总截面为(9.8±1.5)×10~(-15)cm~2.用类似的方法得到B~1Π_u(v′=4,6)能级的辐射寿命.在不同的N_2气压下,测量B~1Π_u(v′=5,4,6)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的时间积分荧光强度,首次得到v′=5→v′=4及v′=5→v′=6的碰撞转移截面分别为(3.9±0.8)×10~(-15) cm~2和(4.1±0.8)×10~(-15)cm~2.     

碰撞诱导振动能量转移:Cs_2[B~1∏_u(u′=5)]+N_2→Cs_2[B~1∏_u(v′=4,6)]+N_2

利用激光诱导荧光方法研究了Cs_2B~1∏_u[(v′=5)]与N_2的碰撞能量转移.脉冲激光激发Cs_2基态至B~1∏_u[(v′=5)]态,池温保持在410K,N_2气压在1.5×10~2Pa～2.5×10~3Pa之间变化.荧光中含有直接荧光和碰撞转移荧光成分,记录直接荧光B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的时间分辨强度.从荧光强度的对数值给出的直线斜率得到B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的有效寿命,由Stern—Volmer方程,得到B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的辐射寿命为(45±9)ns.B~1∏_u(v′=5)态与N_2碰撞的猝灭总截面为(9.8±1.5)×10~(-15)cm~2.用类似的方法得到B~1∏_u(v′=4,6)能级的辐射寿命.在不同的N_2气压下,测量B~1∏_u(v′=5,4,6)→X~1∑_8~+(v″=0)的时间积分荧光强度,首次得到v′=5→v′=4及v′=5→v′=6的碰撞转移截面分别为(3.9±0.8)×10~(-15)cm~2和(4.1±0.8)×10~(-15)cm~2.     

icMRCI+Q理论研究Cl_2~+离子 X~2Π_g和A~2Π_u态的光谱性质

利用考虑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-pV6Z计算了Cl_2~+离子X~2Π_g和A~2Π_u态及其它们所产生的4个Ω态的势能曲线.为了提高势能曲线的可靠性和精确性,计算中考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正.基于得到的势能曲线,获得了X~2Π_g、A~2Π_u态和4个Ω态的光谱常数和振动能级,与已有的实验结果非常符合.分析表明首次报道的A~2Π_(u,1/2)态的光谱常数以及X~2Π_g, A~2Π_u, A~2Π_(u,3/2)和A~2Π_(u,1/2)态的振动能级也应是可靠的.     

AlH~+离子5个Λ-S态和10个?态的光谱性质以及激光冷却的理论研究

利用考虑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-ccpV6Z计算了AlH~+离子前两个离解极限对应的5个Λ-S态和10个?态的势能曲线.为了提高势能曲线的可靠性和精确性,计算中考虑了自旋轨道耦合效应、芯电子价电子相关和标量相对论修正以及将势能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4个Λ-S态和8个?态的光谱常数和振动能级,与已有的实验结果符合.计算了2(1/2)→X~2Σ_(1/2)~+和A~2Π_(3/2)→X~2Σ_(1/2)~+跃迁的跃迁偶极距.利用计算的精确的势能曲线和跃迁偶极矩,获得了2(1/2)~(第一势阱)(υ′=0, 1)→X~2Σ_(1/2)~+(υ′′)和A~2Π_(3/2)(υ′=0, 1)→X~2Σ_(1/2)~+(υ′′)跃迁的高度对角化分布的Franck-Condon因子(f_(00)和f_(11))和大的振动分支比;预测了2(1/2)~(第一势阱)(υ′=0, 1)和A~2Π_(3/2)(υ′=0, 1)态短的自发辐射寿命和窄的辐射宽度,这适合于AlH~+离子的快速激光致冷.所需的3束激光冷却波长都在紫外区域.这些结果表明了激光冷却AlH~+离子的可行性.此外,评估了自旋轨道耦合效应对光谱常数、振动能级和激光冷却AlH~+离子的影响.     

基于ab initio的BD~+离子激光冷却理论研究

基于相关一致基组aug-cc-pV5Z,采用内收缩多参考组态相互作用方法计算了BD~+离子两个最低解离极限B~+(~1Sg)+D(~2Sg)和B+(~3Pu)+D(~2Sg)对应的5个Λ—S态(X~2Σ~+,A~2Π,B~2Σ+,a~4Π和b~4Σ~+)的势能曲线和跃迁偶极矩.根据计算结果,求解核运动的径向薛定谔方程得到相应电子态的振-转光谱常数、Franck-Condon(F-C)因子和振动能级辐射寿命.其中A~2Π—X~2Σ~+的F-C因子(f_(00)=0.923)、辐射寿命(τ=235 ns)满足激光直接冷却的条件.因此,我们基于分子转动跃迁提出了一个可实现Doppler激光冷却的光循环方案:A~2Π_(1/2)(υ′=0)—X~2Σ+(υ′′=0,1),其中υ′=0中包含2个转动能级,υ′′=0和υ′′=1中分别包含6个和4个转动能级.根据方案,模拟了激光冷却过程中的分子布居数动力学变化过程,并计算了初速度为100 m/s的BD~+,历经5.4 ms散射1150个光子可减速到4.6 m/s、温度为13 mK.     

LiCl~–阴离子的光谱性质和跃迁性质

采用多参考组态相互作用方法结合全电子基组计算了LiCl~-阴离子5个电子态(X~2Σ~+,A~2Π,B~2Σ~+,3~2Σ~+,2~2Π)的电子结构.为了得到精确的光谱常数,计算中考虑了Davidson修正、芯-价电子关联效应和自旋-轨道稱合效应.拟合得到各电子态的光谱常数、分子常数、自发辐射速率和自发辐射寿命.基态的光谱常数与实验值和其他理论值符合较好,同时报道了LiCl~-阴离子激发态的光谱常数以及其到基态的跃迁性质.计算结果表明A~2Π?X~2Σ~+跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子f₀₀,第一激发态A~2Π有较短的自发辐射寿命.构造A~2Π(v’)? X~2Σ~+(v")准循环跃迁进行激光冷却LiCl~-阴离子需要一束主激光和两束抽运激光.以上结果预测了激光冷却LiCl~-阴离子是可行的.     

BH~+离子基态及激发态的势能曲线和跃迁性质的研究

利用高精度的多组态相互作用及Davidson修正方法 (MRCI+Q),采用ACV5Z-DK全电子基组计算了BH~+离子的前4个离解通道B~+(~1S_g)+H(~2S_g),B~+(~3Pu)+H(~2S_g),B(~2P_u)+H~+(~1Sg)和B~+(~1Pu)+H(~2Sg)的9个Λ—S态的势能曲线.X~2Σ~+,A~2Π和B~2Σ~+态的光谱常数和已有实验值符合得很好,其中b~4Σ~+,3~2Σ~+,3~2Π和4~2Σ~+态的光谱常数为首次报道,3~2Π和4~2Σ~+态具有双势阱结构.预测了A~2Π和B~2Σ~+态的辐射寿命:τ(A~2Π)=239.2 ns和τ(B~2Σ~+)=431.2 ns.最后在考虑自旋轨道耦合效应下讨论了B~2Σ~+与A~2Π态的势能曲线的相交对激光冷却BH~+离子的影响.     

BH分子8个Λ-S态和23个Ω态光谱性质的理论研究

本文利用内收缩多参考组态相互作用方法计算了BH分子8个低电子态(X~1∑~+、a~3∏,A~1∏,b~3∑~-,2~3∏,1~3∑~+,1~5∏~-和1~5∏)和在自旋-轨道耦合效应下所产生的23个Ω态的势能曲线、以及X~1∑_0~+~+,a~3∏_0~+,a~3∏₁,a~3∏₂和A~1∏₁态之间6对跃迁的跃迁偶极矩.为了获得精确的势能曲线,计算中修正了单双电子激发、核价相关效应、相对论效应和基组截断带来的误差.获得的BH分子的光谱和跃迁数据与现有的理论值和实验值符合得很好.计算结果表明:BH分子的A~1∏₁(v’=0-2,J’=1,+)→X~1∑_0~+~+(v"=0-2,J"=1,-)跃迁具有较大的爱因斯坦A系数和加权的吸收振子强度、高度对角化分布的振动分支比,A~1∏₁态具有较短的辐射寿命.另外,a~3∏_0~+和a~3∏₁态对A~1∏₁(v’=0)...     

用于α和μ常数变化测量的碘离子光谱研究

分子离子I_2~+的禁戒跃迁光谱有可能用于测量α和μ常数的变化,并且具有增强的灵敏度.通过分析I_2~+在11860—13100 cm~(-1)范围内的转动光谱,拟合了A~2Π_(3/2)-X~2Π_(3/2)系统31个振转带的5759根吸收谱线,得到5个属于X~2Π_(3/2)态和9个属于A~2Π_(3/2)态的振动能级准确的转动光谱常数.在量子噪声极限和1 Hz跃迁线宽的条件下,计算得到X~2Π_(3/2)和X~2Π_(1/2)之间的禁戒跃迁对α和μ常数变化测量的灵敏度为δ_(α/α)≈2.37×10~(-19)a~(-1)和δ_(μ/μ)≈1.18×10~(-18)a~(-1).     

碰撞诱导振动能量转移：Cs2[B1∏u(v′=5)]+ N2→Cs2[B1∏u(v′=4，6)]+ N2

利用激光诱导荧光方法研究了Cs2[B1∏u(v′=5)]与N2的碰撞能量转移。脉冲激光激发Cs2基态至[B1∏u(v′=5)]态,池温保持在410K ,N2气压在1.5×102Pa至2.5×103Pa之间变化。荧光中含有直接荧光和碰撞转移荧光成分,记录直接荧光B1∏u(v′=5)→X1∑+g(v〞=0)的时间分辨强度。从荧光强度的对数值给出的直线斜率得到B1∏u(v′=5)→X1∑+g(v〞=0)的有效寿命,由Stern-Volmer方程,得到B1∏u(v′=5)→X1∑+g(v〞=0)的辐射寿命为（45±9）ns。B1∏u(v′=5)态与N2碰撞的猝灭总截面为（9.8±1.5）×10-15cm2。用类似的方法得到B1∏u(v′=4,6)能级的辐射寿命。在不同的N2气压下,测量B1∏u(v′=5,4,6)→X1∑+g(v〞=0)的时间积分荧光强度,首次得到v′=5→v′=4及v′=5→v′=6的碰撞转移截面分别为(3.9±0.8)×10-15cm2和(4.1±0.8)×10-15cm2。     

Theoretical study of spin-forbidden cooling transitions of indium hydride using ab initio methods

The feasibility of spin-forbidden cooling of the In H molecule is investigated based on ab initio quantum chemistry calculations. The potential energy curves for the X~1Σ_(0~+)~+, a~3Π_~(0~-), a~3Π_(0~+), a~3Π_1, a~3Π_2, A~1Π_1, 1~3Σ_(0~-)~+, and 1~3Σ_1~+states of In H are obtained based on multi-reference configuration interaction plus the Davidson corrections method. The calculated spectroscopic constants are in good agreement with the available experimental data. In addition, the influences of the active space and spin–orbit coupling effects on the potential energy curves and spectroscopic constants are also studied. For Re of a~3Π_(0~-), a~3Π_(0~+), a~3Π_1, and a~3Π_2 states, the error from large active space is small. The potential energy curve of the A~1Π_1state is not smooth for small active space. The spin–orbit coupling effects have great influences on the potential well depth and equilibrium internuclear distance of the A~1Π state. The Franck–Condon factors and radiative lifetimes are obtained on the basis of the transition dipole moments of the a~3Π_(0~+) → X~1Σ_(0~+)~+, a~3Π_1 → X~1Σ_(0~+)~+, and A~1Π_1 → X~1Σ_(0~+)~+ transitions. Our calculation indicates that the a~3Π_1( ν'= 0) → X~1Σ_(0~+)~+(ν = 0) transition provides a highly diagonally distributed Franck–Condon factor and a short radiative lifetime for the a3Π1 state, which can ensure rapid and efficient laser cooling of In H.The proposed laser drives a~3Π_1 → X~1Σ_(0~+)~+ transitions by using three wavelengths.     

~(39)K_2分子C~1Ⅱ_u-X~1∑_9~+(J′=105)Q支激光诱导荧光光谱及电偶极跃迁矩变化率研究

用4415.6(?)CW激光线获得了~(39)K_2分子C~1II_u(v′=0,J′=105)-X~1∑_g~+(v″=1～10,J″=105)Q支激光诱导荧光(LIF)光谱.用最小二乘法拟合出了~(39)K_2分子X~1∑_g~+态振动常数和C~1II_u态电子谱项值T_e.光谱分析表明C~1II_u态T_e=22968cm~(-1)是合适的.用~(39)K_2分子Morse势计算了(V′=0,J′=105)-(v″=1～10,J″=105)跃迁的Franck-Condon因子和跃迁强度,强度计算值和激光诱导荧光光谱测量值之间有令人满意的符合,进一步的r重心近似分析给出了~(39)K_2分子C~1II_u→X~1∑_g~+电偶极跃迁矩R_(?)随核间距r的归一化变化率为-0.157～-0.168 debye/(?)(4.22(?)相似文献   

CaOH自由基A-X(100)-(000)跃迁的激光激发荧光光谱研究及其转动温度测量

本文报道了CaOH自由基A-X(100)-(000)跃迁的激光激发荧光光谱研究结果。对约100条转动谱线进行了归属,并用最小二乘方拟合得出A~2H_(1/2)(100)态的 B’=0.337097(10),D＇=0.377(5)×10~(-6),P=一0.04039(2)cm~(-1)。由这些转动谱线的相对强度还推导出CaOH自由基X~2∑态的转动温度T_R=308K。     

血卟啉(HP)在溶液中产生单态氧~1O_2的α~1Δ_g(ν=1)→X~3Σ_g~-(ν=0)跃迁发射光谱

用Ar~+激光作为激发光源,检测了血卟啉在水、丙酮和乙醇三种溶液中产生单态氧~1O_2的a~l△g(v=1)→X~3∑_g~-(v=0)跃迁光谱;给出了磷光相对强度(1~O_2的量子产额相对值)与激发光功率、HP浓度及激发光波长的关系;用维生素C针剂作猝灭剂,观察了其对单态氧的猝灭作用。     

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.     

基于A~2Π_(1/2)←X~2Σ_(1/2)跃迁的CaH分子激光冷却光谱理论研究

冷分子是当下物理学的前沿领域和热点研究方向之一,早在2004年就有科学家提出将CaH分子作为激光冷却与磁光囚禁的候选分子.本文首先用三种方法(莫尔斯势法、闭合近似法和RKR反演法)计算CaH分子的弗兰克-康登因子,证实了CaH的X~2∑_(1/2)态和A~2∏_(1/2)态之间具有高度对角化的弗兰克-康登因子矩阵.随后,采用有效哈密顿量的方法研究了基态X~2∑_(1/2)的超精细能级结构和A~2∏_(1/2) (J=1/2,+)←X~2∑_(1/2) (N=1,-)跃迁的超精细跃迁分支比,并提出可同时覆盖超精细能级的边带调制方案.最后,为探究CaH分子磁光囚禁的相关性质,计算了|X,N=1,-态的塞曼效应和J混合下的朗德g因子.以上工作不仅证明了激光冷却和磁光囚禁CaH分子的可行性,而且对天体物理学中的光谱分析、超冷分子碰撞以及探索基本对称性破缺等基础物理学的相关研究也具有一定的参考意义.     

CP~+正离子低激发态的从头计算研究

基于相关一致基组aug-cc-pcV5Z,采用内收缩多参考组态相互作用方法对CP~+正离子5个Λ-S态(X~3Π,A~3Σ~-,a~1Π,b~1Σ~+和c~1Σ~-)以及考虑了自旋-轨道耦合效应后两个三重态(X~3Π,A~3Σ~-)分裂的五个Ω态的势能曲线做了从头计算。通过求解核运动的径向薛定谔方程,获得了这些电子态的光谱常数(T_e,R_e,ω_e,ω_eχ_e,B_e,α_e,D_e)。最后,对b~1Σ~+-a~1Π和A~3Σ~--X~3Π跃迁特性进行了讨论,并给出了它们跃迁偶极矩、Franck-Condon因子、辐射寿命τ。     

CO(A~1∏←X~1∑~+和e~3∑~-←X~1∑~+)双光子共振电离光谱的归属和双光子吸收截面的测量

我们得到了CO经过共振态A~1∏态和e~3∑~-态的转动分辨的紫外双光子共振四光子电离光谱,并测量了它们的双光子吸收截面,σ_(Xe)~(2)、σ_(A1)~(2)=1.4×10~(99)cm~8sec~(-1),σ_(A1)~(2)=2.6×10-~(50)cm~4see_(-1).用双色共振增强的方法明确地归属了受到扰动的CO A←X双光子吸收(0.0)带.