基于多参考组态方法研究MgI分子激发态的光谱

利用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用（ic-MRCI+Q）方法,结合相关一致全电子基aug-cc-pwCV5Z+DK作为Mg原子和相对论有效芯赝势基（aug-cc-pV5Z-PP）为I原子的计算基组,优化计算MgI分子5个低激发束缚电子态的势能曲线和偶极矩,计算中同时引入核价电子相关和相对论效应修正势能曲线.利用LEVEL8.0程序拟合修正的势能曲线,得到光谱常数、振动能级和分子常数等光谱性质,结果与近来的部分理论计算或实验值吻合得较好,提供了更多激发态的光谱性质.为进一步研究MgI分子高激发态的光谱和跃迁特性提供理论支持.     

MgH分子低激发态的光谱和分子常数

利用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法,结合相关一致全电子基aug-cc-pw CV5Z优化计算了MgH分子5个低激发电子态(5Λ–S)的势能曲线.为了得到高精确的光谱性质,计算中引入核价电子相关和相对论效应修正.利用LEVEL8.0程序拟合修正的Λ-S束缚态的势能曲线,得到了相应的光谱常数、振动能级和分子常数,结果与近来的理论计算相比,本文的数值更接近实验值.这些结果说明高精度的计算方法和引入相关修正对分析光谱性质是非常必要的,为进一步研究MgH分子高激发态的光谱和跃迁特性提供可靠的实验和理论参考.     

MgH分子低激发态的光谱和分子常数

利用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法,结合相关一致全电子基aug-cc-pwCV5Z优化计算了MgH分子5个低激发电子态(5Λ–S)的势能曲线. 为了得到高精确的光谱性质,计算中引入核价电子相关和相对论效应修正. 利用LEVEL8.0程序拟合修正的Λ-S束缚态的势能曲线,得到了相应的光谱常数、振动能级和分子常数,结果与近来的理论计算相比,本文的数值更接近实验值. 这些结果说明高精度的计算方法和引入相关修正对分析光谱性质是非常必要的,为进一步研究MgH分子高激发态的光谱和跃迁特性提供可靠的实验和理论参考.     

多参考组态相互作用方法研究MgCl分子低激发态的光谱和分子常数

利用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(ic-MRCI+Q)方法,结合相关一致全电子基aug-cc-pwCV5Z优化计算了MgCl分子5个低激发束缚电子态(5Λ–S)的势能曲线.为了得到高精度的光谱参量,计算中引入核价电子相关和相对论效应修正.基于修正的Λ-S束缚态的势能曲线,利用LEVEL8.0程序拟合得到相应的光谱常数、振动能级和分子常数,结果与其它的理论计算相比,本文的数值更接近实验值.这些结果说明高精度的计算方法和引入相关修正对分析光谱性质是非常必要的,这为进一步研究MgCl分子高激发态的光谱和跃迁特性提供理论支持.     

Ab initio方法研究~(40)Ca~(35)Cl分子的自旋轨道耦合效应和跃迁性质

本文研究了~(40)Ca~(35)Cl分子低态的自旋轨道耦合分裂以及获得更精确的光谱常数和更高的激发态.以从头算理论为基础,使用多参考组态相互作用方法获得了该分子的势能曲线和自旋轨道分裂,之后求解径向一维薛定谔方程获得光谱常数.得到了~(40)Ca~(35)Cl分子7个Λ-S低电子态的势能曲线和永久偶极矩,以及A~2Π→~2Σ~+,1~2Δ和C~2Π→~2Σ~+,1~2Δ跃迁的跃迁偶极矩,得到的光谱常数(不管是考虑了自旋轨道耦合(SOC)还是没有考虑SOC)与实验值非常符合,且要好于之前的理论计算结果 .值得注意的是,目前的计算还首次得到了C~2Π→~2Σ+,1~2Δ跃迁的跃迁性质,为之后实验观察~(40)Ca~(35)Cl分子的高激发态光谱和跃迁性质提供有益的理论参考.     

MRCI+Q理论研究SiSe分子X1Σ+和A1Π电子态的光谱常数和分子常数

采用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用方法(MRCI+Q)及相关一致基aug-cc-pV5Z和aug-cc-pVQZ分别计算了SiSe分子X¹Σ⁺和A¹Π电子态的势能曲线. 为提高势能曲线的计算精度, 利用两点总能量外推公式, 将两个电子态的势能曲线外推至完全基组极限, 并对其进行了标量相对论修正, 相对论效应是在cc-pV5Z基组水平下使用三级Douglas-Kroll-Hess哈密顿算符计算的. 利用MRCI+Q/Q5+DK理论水平的势能曲线获得了这两个态的光谱常数(T_e, D_e, R_e, ω_e, ω_ex_e, ω_ey_e, B_e和α_e)和J=0时前30个振动态的B_υ和D_υ等分子常数. 其值与已有的实验结果非常一致. 本文得到的光谱常数和分子常数达到了很高精度, 能为进一步的光谱实验和理论研究提供可靠参考. 关键词： 势能曲线 基组外推和标量相对论修正 光谱常数 分子常数     

MRCI方法计算CP和CP~-低能电子态的光谱常数

采用内收缩多参考组态相互作用(MRCI)方法结合相关一致基aug-cc-p V5Z计算了CP分子X~2Σ~+,A~2Π和B~2Σ~+和CP~-离子X~1Σ~+电子态的势能曲线.考虑了Davidson、相对论和核价相关修正对势能曲线的影响.本文的相对论修正是利用二阶Douglas-Kroll哈密顿近似在cc-p V5Z基组水平进行的;同时核价相关修正也是在cc-p V5Z基组水平进行的.为了提高计算精度,利用基组外推将能量外推至完全基组极限处,得到外推的势能曲线.对这些势能曲线进行拟合,得到各种水平下四个电子态的光谱常数(T_e,R_e,ω_e,ω_ex_e,α_e和B_e),并详细分析了Davidson修正、相对论修正和核价相关修正及基组外推对光谱常数的影响.与其它理论结果和实验数据进行比较,可知本文的结果更精确、更完整.     

BeC分子基态和低激发态光谱性质和解析势能函数

BeC是一个具有丰富低激发电子态的分子,本文基于动态权重完全活性空间自冾场方法获得的参考波函数,采用多参考组态相互作用方法对BeC分子进行高精度的从头计算,获得了BeC分子X~3Σ~-,A~3Π,b~1Δ,c~1Π和d~1Σ~+共5个电子态的势能曲线.为了获得精确的光谱结果,在计算中考虑了标量相对论效应修正,并把相互作用能外推至完全基组极限.在此基础上获得了这些态的光谱常数和偶极距,以及一些允许跃迁的跃迁偶极距、弗兰克-康登因子和辐射寿命.最后,通过扩展的Rydberg函数拟合获得了基态势能曲线精确的解析表达式.     

BCl分子X~1Σ~+,a~3Π和A~1Π态的光谱性质

采用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用方法(MRCI+Q)及Dunning等的相关一致基aug-ccpV6Z计算了BCl分子X1Σ+,a3Π和A1Π态的势能曲线.利用总能量外推公式,将这3个态的总能量分别外推至完全基组极限.对势能曲线进行核价相关修正及相对论修正计算,得到了同时考虑这两种修正的外推势能曲线.拟合势能曲线得到了3个态的主要光谱常数Te,Re,ωe,ωexe,Be,αe和De等,它们与已有的实验结果较为一致.利用获得的势能曲线,通过求解双原子分子核运动的径向Schrdinger方程,找到了BCl分子X1Σ+,a3Π和A1Π态的全部振动态,并得到了相应的振动能级和惯性转动常数等分子常数.还计算了a3Π—X1Σ+和A1Π—X1Σ+的跃迁偶极矩、Franck-Condon因子,预测了若干跃迁的辐射寿命.     

GeCl分子激发态的势能曲线和辐射寿命的理论研究

采用考虑Davidson校正、标量相对论效应、芯-价电子关联和自旋-轨道耦合效应高精度的多参考组态相互作用方法计算了GeCl分子的最低解离极限Ge(3Pg)+Cl(2Pu)对应的12个Λ-S电子态的势能曲线. 基于计算得到的势能曲线, 求解一维核运动的Sch?rdinger方程得出束缚态的光谱常数, 这些光谱常数与实验值符合较好. 本文计算了12个Λ-S态的电偶极矩随核间距的变化, 分析了电子态组态成分的变化对电偶极矩的影响. 本文还研究了GeCl分子的辐射跃迁性质, 给出了激发态到基态之间和低激发态之间的跃迁偶极矩和电子态之间的Franck-Condon因子, 并根据计算得到的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子计算出了束缚激发态低振动能级的辐射寿命.     

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.     

~6Li~(32)S双原子分子的光谱和辐射跃迁理论研究

在aug-cc-pV5Z/CASSCF/MRCI水平上讨论了~6Li~(32)S双原子分子的9个较低能量电子态(X~2∏,a~4△,B~2△,b~4△,A~2∑~+,C~2∏,F~2∑~-,E~2∑~+和D~2∏)的势能函数和光谱常数;其中基态平衡核间距、谐振频率、转动常数等均与实验值相符;b~4∏,C~2∏,D~2∏态的平衡核间距均超过了0.4 nm,并且离解能较小,不稳定.D~2∏态是离子对态,离解极限为Li~+(~1S_g)+S~-(~1S_g).预测了最低激发态A~2∑~+跃迁到基态X~2∏的电子跃迁偶极矩、爱因斯坦自发发射系数、弗兰克-康登因子和辐射寿命.     

Potential energy curves,transition dipole moments,and radiative lifetimes of KBe molecule

An ab initio calculations on the ground and low-lying excited states(X~2Σ+, 2~2Σ+, 3~2Σ+, 1~4Π, 2~4Π, 1~4Σ~+, 2~4Σ~+,and 3~4Σ~+) of KBe molecule have been performed using multireference configuration interaction(MRCI) plus Davidson corrections(MRCI+Q) approach with all electron basis set aug-cc-p CV5Z-DK for Be and def2-AQZVPP-JKFI for K.The 3~2Σ+, 1~4Π, 2~4Π, 1~4Σ~+, 2~4Σ~+, and 3~4Σ~+states are investigated for the first time. Inner shell electron correlations are computed on the potential energy curves(PECs) calculations. The spectroscopic and molecular parameters are also predicted. In addition, The transition properties including transition dipole moment, Franck–Condon factors qv'v', Einstein coefficients Av'v', and the radiative lifetimes τυ for the 2~2Σ~+–X~2Σ~+, 3~2Σ~+–X~2Σ~+, and 2~4Π–1~4Π transitions are predicted at the same time.     

icMRCI+Q理论研究CF离子12个-S态和23个?态的光谱性质

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CF~+离子第一离解极限C~+(~2p_u)+F(~2P_u)对应的12个∧-S态(X~l∑~+,a~3∏,1~3∑~+,1~3Δ,1~1∑~-,1~1∑~-,1~3∑~-,2~1∑~+,1~1∏,2~3∏,2~1∏和2~3∑~+)所产生的23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9个∧-S态和16个Ω态的光谱常数,并且X~1∑~+,a~3∏~(势阱一)∧-S态的光谱常数与已有的实验结果非常符合.此外,计算了CF自由基X~2∏态到CF~+离子束缚和准束缚的9个∧-S态的垂直电离势和绝热电离势,并且CF~+(X~1∑~+)←CF(X~2∏)和CF~+(a~3∏(势阱一))←CF(X~2∏)的垂直电离势和绝热电离势与相应的实验结果也非常符合.由a~3∏,1~1∏态和其他激发∧-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a~3∏~(势阱一),1~1∏~(势阱一)和2~1∑~+态的预解离机理.计算的23个Ω态离解极限处的相对能量与实验结果十分吻合.最后计算了(2)0+~(势阱一)(v'=0-5),(1)1~(势阱一)(v'=0-5)和(2)1~(势阱一)(v'=0)到X0~+态跃迁的Franck-Condon因子和辐射寿命.     

GeS分子基态和低激发态的势能曲线与光谱性质

本文以aug-cc-pv5Z为基组, 采用考虑Davidson修正的多参考组态相互作用方法(MRCI+Q)得到了GeS分子基态(X¹Σ⁺)和5个低激发态(1¹Σ, 1¹Δ, A¹Π, 1⁵Σ⁺, 2⁵Σ⁺)的势能曲线. 计算结果表明: 2⁵Σ⁺态为排斥态, 其余5个态为束缚态; 6个态有着共同的离解通道, 离解极限均为Ge(³P)+S(³P). 利用计算得到的势能曲线得了X¹Σ⁺, 1¹Σ^-, 1¹Δ, A¹Π和1⁵Σ⁺态的垂直跃迁能T_e, 平衡键长R_e, 离解能D_e, 谐振频率ω_e, 非谐性常数ω_ex_e及平衡位置的电偶极矩. X¹Σ⁺态的R_e 为2.034 Å, D_e 为5.728 eV, ω_e为571.73 cm^-1, ω_ex_e为1.6816 cm^-1, 平衡位置的电偶极矩为1.9593 Debye. 激发态1¹Σ, 1¹Δ, A¹Π, 1⁵Σ⁺的T_e 依次为25904.81, 26209.22, 32601.19, 43770.26 cm^-1; R_e依次为2.313, 2.322, 2.188, 2.8790 Å; D_e依次为2.524, 2.487, 1.694, 0.3036 eV, ω_e依次为358.90, 353.08, 376.32, 134.96 cm^-1; ω_ex_e依次为1.2421, 1.2151, 1.6608, 1.9095 cm^-1; 平衡位置的电偶极矩依次为1.3178, 1.4719, 1.5917, -1.9785 Debye. 通过求解核运动的薛定谔方程得到了J=0时X¹Σ⁺, 1¹Σ^-, 1¹Δ, A¹Π和1⁵Σ⁺态前30个振动态的振动能级G_v和分子常数B_v, 得到的结果和已有的实验值及其他理论值符合较好.     

Ab initio study on the electronic states and laser cooling of AlCl and AlBr

We investigate whether AlCl and AlBr are promising candidates for laser cooling. We report new ab initio calculations on the ground state X~1Σ~+ and two low-lying states(A~1Π and a~3Π) of AlCl and AlBr. The calculated spectroscopic constants show good agreement with available theoretical and experimental results. We also obtain the permanent dipole moments(PDMs) curve at multi-reference configuration interaction(MRCI) level of theory. The transition properties of A~1Π and a~3Π states are predicted, including the transition dipole moments(TDMs), Franck–Condon factors(FCFs), radiative times and radiative width. The calculated radiative lifetimes are of the order of a nanosecond, implying that they are sufficiently short for rapid laser cooling. Both AlCl and AlBr have highly diagonally distributed FCFs which are crucial requirement for molecular laser cooling. The results demonstrate the feasibility of laser cooling AlCl and AlBr, and we propose laser cooling schemes for AlCl and AlBr.     

Pressure-broadened atomic Li(2s-2p) line perturbed by ground neon atoms in the spectral wings and core

Full quantum calculations are performed to investigate the broadening profiles of the atomic lithium Li(2s-2p) resonance line induced by interactions with ground Ne(2s~22p~6) perturbers in the spectral wings and core. The X~2Σ~+, A~2Π,and B~2Σ~+ potential-energy curves of the two first low lying Li Ne molecular states, as well as the corresponding transition dipole moments, are determined with ab initio methods based on the SA-CASSCF-MRCI calculations. The emission and absorption coefficients in the wavelength range 550-800 nm and the line-core width and shift are investigated theoretically for temperatures ranging from 130 K to 3000 K. Their temperature dependence is analyzed, and the obtained results are compared with the previous experimental measurements and theoretical works.     

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.     

激光诱导氮气等离子体时间分辨光谱研究及温度和电子密度测量

激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种重要的分析手段被广泛应用于材料分析、环境监测等领域.特别是随着大气污染问题的日趋严重,基于LIBS的大气污染在线监测分析技术快速发展,氮气等离子体特性的时间演化规律对研究激光诱导大气等离子体动力学和发展大气污染监测的LIBS技术具有重要意义.而温度和电子数密度作为表征等离子体状态最重要的参数,直接影响着等离子体形成、膨胀和退化中的动力学过程以及等离子体中的能量传输效率.本文利用等离子体时间分辨光谱,研究了连续背景辐射、分子谱线强度及信背比(分子谱线与连续背景辐射的比值)在等离子体演化过程中的变化规律,结果显示连续背景辐射寿命在700 ns左右,N_2~+(B~2Σ_u~+-X~2Σ_g~+,v:0-0)跃迁谱线强度在12—15μs范围内达到最大值,信背比随时间呈现上升、稳定的趋势,因此利用N+2分子离子第一负带系(B~2Σ_u~+-X~2Σ_g~+)研究等离子体温度的观测窗口应选择在10—25μs之间;基于双原子光谱理论,通过拟合实测光谱和仿真光谱研究了大气压下激光诱导氮气等离子体温度随时间的演化趋势,由于辐射损耗远小于碰撞作用,在10—28μs内等离子体温度从约10000 K按指数衰减到约6000 K;在准确测定仪器展宽线型的基础上,利用Nelder-Mead单纯形算法,研究了N原子746.831 nm谱线的Stark展宽和位移随时间的演化趋势,计算了等离子体中电子数密度随时间在10~(17)—10~(16)cm~(-3)量级间衰减,通过分析发现造成等离子体中电子数衰减的主要机理是三体碰撞复合.     

An Accurate Calculation of Potential Energy Curves and Transition Dipole Moment for Low-Lying Electronic States of CO

In this paper, potential energy curves for the X 1 Σ+ , a3 Π, a′3 Σ+ , d3 , A1 Π and I 1 Σ states of CO have been calculated using complete active space self-consistent field and multi-reference configuration interaction methods. The calculations have been performed at 108 nuclear separations from 0.7 to 4.0 A by the aug-cc-PV5Z basis set. Spectroscopic constants for the six low-lying electronic states are found in good agreement with experimental data. The vibrational states of the X1Σ+ and A1Π states are also calculated, which are reliable and accurate by comparison with the experimental data and the other theoretical values. The transition dipole moment (TDM) shows that the TDM of the two states (X1Σ + A1Π) are reduced strongly with increase of bond length.