六参数高精度双原子分子解析势能函数

提出一种构造解析势能函数的新方法,得到一种六参数解析势能函数,该势能函数适用于多种基本类型的双原子分子.用同核中性基态双原子分子Li₂-X¹Σ_g⁺、Na₂-X¹Σ_g⁺,异核带电基态双原子分子离子(BC)^--X³∏,异核中性激发态双原子分子PbS-A¹Σ⁺、BaO-A¹Σ,异核带电激发态双原子分子离子(CS)⁺-A²∏,同核中性激发态双原子分子K₂-B¹∏_u,同核带电激发态双原子分子离子N₂⁺-B²Σ_u⁺等共36个算例对该势能函数进行验证,计算结果与RKR(Rydberg-Klein-Rees)数据或振动能谱实验数据高精度符合.同时发现,在分子振动能谱计算精度方面,该势能函数总体上优于Murrell-Sorbie势能函数.     

大面积氮气均匀介质阻挡放电发射光谱研究

采用板-板式电极结构在大气压氮气中成功地获得了具有工业应用前景的大面积均匀介质阻挡放电等离子体。利用发射光谱技术测量了N₂(C3Π_u→B3Π_g)和N₂+(B2Σ+_u→X2Σ+_g 0-0 391.4 nm)的发射光谱,并研究了应用电压和驱动频率对N₂(C3Π_u→B3Π_g)和N₂+(B2Σ+_u→X2Σ+_g 0-0 391.4 nm)发射光谱强度的影响。结果表明,当应用电压小于6 kV时,N₂(C3Π_u→B3Π_g)和N₂+(B2Σ+_u→X2Σ+ _g0-0 391.4 nm)的发射光谱强度随应用电压增大变化较小,进一步升高应用电压时,等离子体发射光谱强度陡然增强。本文还讨论了激发态N+₂(B2Σ+_u)离子在纯N₂和He+N₂混合气体中介质阻挡大气压均匀介质阻挡放电下的主要产生机制。     

团簇六边形斑图等离子体参数的光谱测量

在氩气和空气混合气体介质阻挡放电中,首次发现了团簇六边形斑图。运用发射光谱法,研究了此斑图中单个团簇的三种等离子体参数：分子振动温度、分子转动温度以及电子的平均能量随空气含量的变化。实验通过测量氮分子光谱并采用氮分子第二正带系(C3Π_u→B 3Π_g)计算了振动温度;同时采集氮分子离子(N+₂)的第一负带系(B 2Σ+_u→X 2Σ+_g)计算转动温度。利用氮分子离子391.4 nm和激发态的氮分子337.1 nm两条发射谱线的相对强度之比,作为研究电子平均能量的变化的依据。结果显示,当混合气体中空气含量从16%逐渐增大到24%时,三种等离子体参数均逐渐增大。     

细长金属管内产生的直流辉光等离子体发射光谱诊断

利用发射光谱法对金属管内形成的稳定氩氮直流辉光等离子体进行了诊断。通过对等离子体发射光谱谱线的研究确定了等离子体中的活性粒子成分;根据氩原子的玻尔兹曼曲线斜率法计算了等离子体中的电子激发温度;采用氮分子第二正带系跃迁(C3Π_u→B3Π_g)的发射谱线计算了等离子体中的氮分子振动温度;研究了电子激发温度和氮分子振动温度随压强的变化特征。研究结果表明,在20 Pa下产生的Ar60%+N₂40%直流辉光等离子体中,活性成分主要是Ar原子、Ar离子、N₂的第二正带系跃迁(C3Π_u→B3Π_g)和N+₂的第一负带系跃迁(B2Π+_u→X2Σ+_g);电子激发温度约为(15 270±250)K;氮分子(C3Π_u)振动温度约为(3 290±100)K;随着压强的增加电子激发温度、分子振动温度逐渐降低。文章的研究结果对细长金属管内表面改性研究具有重要的意义。     

光谱学方法研究介质阻挡沿面放电辉光模式的电场分布

利用介质阻挡沿面放电装置,在低气压空气中实现了辉光放电模式。利用光电倍增管对放电发光信号进行检测,发现外加电压每半周期出现一个发光脉冲,并且正负半周期的光脉冲是不对称的。利用Photoshop软件处理放电的照片,研究发现平行于高压电极不同位置的发光强度基本相同,然而距离高压电极越远,发光强度减小。放电中总电场由外加电场和电介质积累的壁电荷电场共同决定,确定该电场具有重要意义。通过分析放电的发射光谱中N+₂(B 2Σ+_u→X 2Σ+_g)谱线391.4 nm和N₂的第二正带系(C 3Π_u→B 3Π_g)谱线337.1 nm的比值,可以定性地说明电场的分布。研究发现电场在高压电极附近较大而远离高压电极处较小。这些研究结果对沿面放电的数值模拟和工业应用具有重要的价值。     

氩气含量对空气介质阻挡放电发射光谱的影响

利用介质阻挡放电实验系统测量了空气介质阻挡放电的发射光谱,研究了氩气含量对空气介质阻挡放电发射光谱的影响。在280~500 nm波长范围内,发现了氮分子第二正带系Ｎ₂(Ｃ 3Π_ｕ-Ｂ 3Π_ｇ)的谱线和氮分子离子的第一负带系N+₂(B 3Σ＋_ｕ-Ｘ 2Σ＋_ｇ)的谱线。在相同条件下加入10%氩气后,起始放电电压由26 kV降低到23 kV,介质阻挡放电和发射光谱强度都增强,谱线的半宽明显加大。随氩气含量的增加,各个氮分子第二正带系谱线强度的变化趋势不同,而两条氮分子离子第一负带系谱线391.44和427.81 nm的光谱强度都是降低的。     

用能量自洽法研究异核双原子分子的势能曲线

用研究双原子分子解析势能函数的新方法——ECM方法进一步研究了一些异核双原子分子的电子基态和激发态：CIF分子的A３Π1和B0＋(３Π)态，CH分子的X２Π态，BH分子的X1Σ＋态，XeO分子的d1Σ＋态，LaF分子的X1Σ＋态，Li7D分子的X1Σ＋态，NaRb分子的X1Σ＋态，KRb分子的(2)3Σ＋和21Π态等.获得的势能曲线表明，ECM势能很好地符合Rydberg-Klein-Rees(RKR)值，得到了比Morse势，huxley-Murrell-Sorbie(HMS)势更令人满意的结果.而且在分子渐近区和分子离解区域，ECM方法还能得到RKR可能缺乏的可靠物理数据. 关键词： 能量自洽 双原子分子 势能函数 电子态     

甲醇交流放电产物的光谱研究

利用浓度调制光谱技术测量甲醇交流放电分解产物的发射光谱,在300～700 nm之间主要观测到激发态CO分子的B 1Σ+—A1Π Angstrōm跃迁带、激发态CH分子430 nm附近的A 2Δ—X 2Π跃迁带系和390 nm附近的B 2Σ-—X 2Π跃迁带系以及CHO(329.82 nm),CH₂O(369.8 nm),CH₃O(347.8 nm),H（巴末耳线系）的发射谱线。通过光谱强度分析得到,CO激发态B 1Σ+的振动温度达1 638 K,CH激发态A 2Δ的振动和转动温度分别为4 200和1 100 K。改变放电电压和样品气压,测量CO,CH和H的发射光谱强度的变化关系,发现增加放电电压或减少样品气压,CO（B 1Σ+）和H(656 nm) 的发射光谱强度比CH(A 2Δ)发射光谱强度增加得快,从而进一步讨论了甲醇交流放电解离通道和产氢机制。     

大气压氩气/空气介质阻挡放电中分子振动温度

使用水电极介质阻挡放电装置,在氩气和空气混合气体放电中,利用光谱方法测量了氮分子(C3Π_u)的振动温度及其随空气含量的变化关系。计算中采用的是氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π_g)的发射谱线,顺序带组有：Δｖ＝-1,Δｖ＝-2和Δｖ＝-3。结果表明：大气压介质阻挡放电中氮分子振动温度范围为1 938～2 720 K,振动温度随空气含量的增加几乎是线性增加的。该工作对研究介质阻挡放电中等离子体的动力学过程具有重要意义。     

少量氩气对大气介质阻挡放电光谱的增强

采用双水电极介质阻挡放电装置,测量了大气介质阻挡放电的光谱,并研究了加入少量氩气后光谱的变化。在300～800 nm波长范围内,发现了氮分子(C3Π_u(v′=0)→B3Π_g(v″=0～4))的光谱和氮原子(4d4D_7/2→3p4P0_1/2)的光谱。在大气中加入少量氩气后,击穿电压明显降低,在相同电压条件下,氮分子光谱线和氮原子光谱线强度都增强。同时,加入氩气后上述谱线的半宽度明显加大。由于谱线的Stark加宽与电子密度成正比, 说明加入氩气后等离子体的电子密度增大, 使得电子碰撞激发氮分子及氮原子的概率增大,激发到较高激发态的氮原子或氮分子增多,从而使光谱强度增强。     

紫外光区S_2分子激光诱导荧光光谱

利用真空脉冲放电超声射流气体束(H_2S/Ar~3%混合气体)的方法产生了气相S_2分子,并研究了30 400~34 400cm~(-1)范围内S_2分子的时间分辨和基态振动频率分辨的激光诱导荧光光谱,获得了184支谱带的高分辨率(0.1cm~(-1))和低分辨率(0.3cm~(-1))转动光谱。实验观测并归属了S_2分子B_u~(Σ-)-X~3Σ_g~-和B″~3Π_u-X~3Σ_g~-共84支振动跃迁,分析得到了激发态B~3Σ_u~-态ν=0~9和B″~3Π_u态ν=2~12的分子常数以及B~3Σ_u~-态的基态平衡分子构型。由于S_2分子B~3Σ_u~-与B″~3Π_u态之间存在微扰,这两个电子激发态的振动能级间隔、自旋分裂常数和自旋-轨道分裂常数变化不规律,转动跃迁强度和跃迁选择定则存在异常,利用~3Σ-~3Π的齐次微扰哈密顿量定性地对这些异常光谱进行了解释,进一步丰富了S_2分子紫外区低能电子激发态的信息。     

双原子分子离子XY+部分电子态完全振动能谱的精确研究

关于双原子分子离子XY 的完全振动能谱,目前还没有实验和理论的数据报道。本文首次应用代数方法AM(Algebraic Method),获得了BeH -X1Σ 态,CO -X2Σ 态,F2 -X2Πg态,O2 -A2Πu态和Li2 -X2Σg 态的精确振动光谱常数和完全振动能谱,解决了实验方法和精确量子力学理论方法难以获得双原子分子离子XY 的包含最高振动能级在内的所有高阶振动能级的精确数值这一问题。所有研究结果表明:由部分较低的实验精确振动能级,可用AM产生双原子分子离子XY 的精确振动光谱常数和包含全部激发态的完全振动能谱;所得的AM振动能谱比其他理论方法得到的结果更好。     

锂分子31Πg里德堡态的光谱研究

我们用脉冲光学-光学双共振荧光激发谱(OODR),测量了在35 500～38 000 cm-1能量范围内的里德堡态,观察到7Li231Πg态的10个振动能级.本文对观测的31Пg态的146条激发谱线进行了归属,得到了新的Dunham常数,RKR势能曲线以及A1Σ+u到31Πg态跃迁的夫兰克-康登因子,并且讨论了31Πg态的双重分裂以及与附近里德堡态F(4)1Σ+g,51Σ+g,61Σ+g和G(2)1Πg的微扰.发现在我们的实验精度下(0.2 cm-1) 31Πg态的双重分裂可以忽略.     

用能量自洽法研究双原子分子离子XY+的五阶解析势能函数

将用于研究双原子分子离子XY⁺解析势能函数的能量自洽法(energy consistent method for ion XY⁺,ECMI)从三阶推广到五阶,并将双原子分子离子XY⁺的三阶解析势能函数ECMI(3)推广为五阶的解析势能函数ECMI(5),研究CO⁺的B²Σ⁺态和SO⁺的b⁴Σ^-态的解析势能函数.结果表明,CO⁺的B²Σ⁺态和SO⁺的b⁴Σ^-态的新解析势能函数ECMI(5)势与基于实验的RKR数据符合得很好,优于常用的中性双原子分子势能函数Morse势、HMS势和双原子分子离子XY⁺的ECMI(3)势在这两个离子状态下的表现.不仅如此,ECMI势给出了对原子分子碰撞等诸多研究非常重要的正确理解极限和全程势能数据.     

Studies on the analytical potential energy function of diatomic molecular ion XY~+ using variational method

It is well-known that the accurate behavior of potential energy function of molecular ion plays an important role in the studies such as solution chemistry, atmosphere chemistry, nebular medium, plasma physics, and gun powder, etc.[1, 2]. The values of potential energy function of diatomic molecular ion could significantly influence the optical efficiency of laser pump using ion vapors as working substrate[3]. The ionic potential is very important for the studies on low-energy ion-atom collisi…     

AlH+离子A2∏态势能函数的变分研究简

采用双原子分子离子XY+的能量自洽法(Energy-consistent-method for ion XY+,ECMI)研究了氢化铝离子AlH+激发态A2∏的解析势能函数,并与采用中性双原子分子势能函数Morse势和HuxleyMurrell-Sorbie(HMS)势分析该离子该电子态的势能行为的结果、基于实验的Rydberg-Klein-Ress(RKR)数据和MCSCF方法的理论研究结果进行了比较.结果表明,由ECMI方法得到的解析势能函数ECMI势明显优于Morse势和HMS势的表现及MCSCF方法的结果,与RKR数据符合得很好,并能得到RKR数据缺乏的离解区和渐近区数据以及正确的离解极限,而正确的全程势能数据对研究各种散射问题都是非常必要的.     

氢化氙离子XeH+基态X1S+解析势能函数的变分研究

采用双原子分子离子XY+的能量自洽法(Energy-consistent -method for ion XY+, ECMI)研究了氢化氙离子XeH+基态X1S+的解析势能函数,并与解析形式的Morse势和Huxley- Murrell-Sorbie（HMS）势、耦合电子对方法(coupled electron pair approximation method, CEPA)的结果和基于实验的Rydberg-Klein-Ress（RKR）数据进行了比较。结果表明,由ECMI方法得到的解析势能函数ECMI势明显优于Morse势和HMS势,与理论方法的结果和RKR数据符合得很好,并能得到CEPA和RKR非法缺乏的离解区和渐近区的势能数据以及正确的离解极限,而正确的全程势能数据对研究各种散射问题都是非常必要的。     

The characteristics of doubly and triply charged ions C2^2＋, C2^2- and C2^3＋

Based on group theory and atomic and molecular reaction statics, this paper derives the possible electronic states of C^{2+}_2, C^{2-}_2 and C^{3+}_2, and their reasonable dissociation limits and determines their ground electronic states C^{2+}_2(X^3Π_u), C^{2-}_2(X^1Σ^+_g) and C^{3+}_2(X^4Σ^-_u) using quantum mechanical calculations at the level of QCISD/6-311G^*. All the potential energy curves of their ground states have both a minimum and a maximum, which are the so-called "energy trapped" molecules. This sort of potential maximum is chiefly due to Coulomb repulsion. We propose the perturbation effect of ionic charges, which is used to explain why the orbital degeneracy of diatomic ions may be removed. The characteristics of potential curves for diatomic ions are briefly described.