Sn(5P~(23)P_(0,1,2))与N_2O、Ar、N_2、He和O_2的碰撞截面实验研究

在分子束—气装置上用原子吸收方法测量Sn(5p~2~3P_(0,1,2))分子束强度随背景气体的压力变化,得到锡原子三个电子态Sn(5p~2~3P(0,1,2))与N_2O、Ar、He、N_2和O_2等五种粒子的总碰撞截面,并估算出Sn原子与O_2和N_2O的反应碰撞截面。为了探讨SnO分子的化学激光体系,近年来报导了有关Sn原子与N_2O在气相状态下的反应。但是Sn+N_2O反应生成电子激发态SnO的机理尚不清楚。本文将要报导Sn的三个电子态5p~2~3P_0、5P~2~3P_1、5p~2~3P_2(以下简写成为~3P_(0,1,2))与N_2O等五种粒子碰撞截面的研究.这对于探讨反应机理和Sn原子与其它粒子的相互作用提供了实验的依据。由于Sn金属很难汽化,并且低压下发光很弱。以前研究Sn与N_2O、O_2或其它分子的反应都是在较高压力的实验条件下进行的。由于在较高压力下各种碰撞过程都可能同时产生,对研究反应机理是不利的。而本实验则是在低压条件下,并使用原子吸收方法来监测Sn原子浓度随碰撞气体浓度的变化,从而得出各种碰撞截面。这一新的方法对于研究金属原子与其它分子碰撞的过程,即使是不发光的反应碰撞也是适用的。这一方法的另一特点是可以分辩出原子的不同态,便于研究态—态反应动态学。     

Ba+Cl_2,Br_2化学发光反应动力学研究——电子激发态BaCl_2~*的生成机理

本文在束-气化学反应装置中,研究了Ba+Cl_2(Br_2)化学发光反应,观测了BaCl_2~*(BaBr_2~*)连续发射和Ba(~1P→~1S)辐射强度与反应物浓度的关系,并用OMA观测了BaCl_2~*(BaBr_2~*)的发光强度的空间分布。实验结果否定了生成BaCl_2~*的单次碰撞的各种设想,通过形成高振动激发的电子基态中间产物的二步反应机理,成功地解释了实验观察的各项结果,证明这个机理是可信的。     

在分子束-气装置上研究Sn+N2O反应的动态学

在分子束-气装置上测量了Sn+N_2O和Sn+O_2反应的发光光谱, 得到了压力为10~(-2)～10~(-4)乇时两个反应的发光光谱随反应压力的变化, 结果表明: Sn+N_2O反应生成的SnOa~(3∑)态主要是由其它电子态经碰撞而布居的。实验用化学发光方法测得了Sn+N_2O反应的总碰撞截面为0.32 nm, 说明发光态是由Sn(~3P_2)+N_2O反应直接产生的。     

基态和亚稳态的Ca、Ba原子与ClO2化学发光反应的动态学研究

在束-气装置上的单次碰撞条件下, 利用低压直流放电选择性地激发碱土金属到亚稳态, 观察了Ca(~1S)、Ca(~1S’~3P)、Ba(~1S)、Ba(~1S, ~3D)+ClO_2。反应的化学发光. 通过测量化学发光总包光强的空间分布, 得到这些反应的总碰撞截面为: Ca(~1S)+ClO_2, 0.97 nm; Ca(~3P)+ClO_2, 1.38 nm; Ba(~1S)+ClO_2, 13.6 nm; Ba(~3D)+ClO_2, 2.39 nm, 计算机模拟化学发光光谱, 发现新生产物MO(M=Ca, Ba)的电子激发态A~1П态的相对振动布居分布是非玻尔兹曼分布的, 求出反应Ba(~3D)+ClO_2和Ca(~3P)+ClO_2产生的MClC~П→X~2 ∑~+跃迁的化学发光截面分别为0.51 nm和0.31 nm, 计算光谱中不同成份的光强, 得到了反应产生MO、MCl的产物分支比. 最后, 讨论了这类反应的机理。     

在束-气装置上研究Sr(~1S),Sr(~3P) Cl_2的化学发光反应动力学

本文在束-气条件下研究了Sr(~1S),Sr(~3P) Cl_2的化学发光反应。实验压力为10~(-5)～10~(-4)Torr,金属束炉温1000K左右。同时,观测和分析了Sr,Sr~* Cl_2反应产物Sr(A,B)、SrCl_2~*的发光光谱。发现Cl_2压力(pcl_2)较低时,主要生成SrCl~*;而pcl_2增高时(>2×10~(-4)Torr),SrCl_2~*的发射光谱逐渐增强。实验结果表明,SrCl~*是单次碰撞的直接产物,其发光强度(I_(SrCl)~*)与pcl_2、Sr的原子密度均为直线关系,而I_(SrCl_2)~*与pCl_2成二次关系,表明SrCl_2~*是SrCl~*和Cl_2碰撞的产物,与BaCl_2~*的生成机理相同。由实验结果计算而得到的亚稳态Sr~*原子及基态Sr原子在Cl_2中的总消除截面分别为97±5(?)~2及58±5(?)~2。由此估计由亚稳态Sr~*及基态Sr与Cl_2反应生成SrCl(A)的相对光子产率为φ~*/φ~0=115。     

在分子束-气装置上研究Sn+N_2O反应的动态学

在分子束-气装置上测量了Sn+N_2O和Sn+O_2反应的发光光谱,得到了压力为10~(-2)～10(-4)乇时两个反应的发光光谱随反应压力的变化,结果表明:Sn+N_2O反应生成的SnOa~(3∑)态主要是由其它电子态经碰撞而布居的。实验用化学发光方法测得了Sn+N_2O反应的总碰撞截面为32A~2,说明发光态是由Sn(~3P_2)+N_2O反应直接产生的。     

基态和亚稳态的Ca、Ba原子与CIO_2化学发光反应的动态学研究

在束-气装置上的单次碰撞条件下,利用低压直流放电选择性地激发碱土金属到亚稳态,观察了Ca(~1S)、Ca(~1S’~3P)、Ba(~1S)、Ba(~1S,~3D)+ClO_2。反应的化学发光.通过测量化学发光总包光强的空间分布,得到这些反应的总碰撞截面为:Ca(~1S)+ClO_2,97(A~2);Ca(~3P)+ClO_2,138(A~2);Ba(~1S)+ClO_2,136(A);Ba(~3D)+ClO_2,239(A~2),计算机模拟化学发光光谱,发现新生产物MO(M=Ca,Ba)的电子激发态A~1П态的相对振动布居分布是非玻尔兹曼分布的,求出反应Ba(~3D)+ClO_2和Ca(~3P)+ClO_2产生的MClC~П→X~2 ∑~+跃迁的化学发光截面分别为51(A~2)和31(A~2),计算光谱中不同成份的光强,得到了反应产生MO、MCl的产物分支比.最后,讨论了这类反应的机理。     

在束-气装置上研究Sr(1S),Sr(3P)+Cl2的化学发光反应动力学

本文在束-气条件下研究了Sr(~1S), Sr(~3P)+Cl_2的化学发光反应。实验压力为10~(-5)～10~(-4)Torr, 金属束炉温1000 K左右。同时, 观测和分析了Sr, Sr~*+Cl_2反应产物Sr(A,B)、SrCl_2~*的发光光谱。发现Cl_2压力(pcl_2)较低时, 主要生成SrCl~*; 而pcl_2增高时(>2×10~(-4)Torr), SrCl_2~*的发射光谱逐渐增强。实验结果表明, SrCl~*是单次碰撞的直接产物, 其发光强度(I_(SrCl)~*)与pcl_2、Sr的原子密度均为直线关系, 而I_(SrCl_2)~*与pCl_2成二次关系, 表明SrCl_2~*是SrCl~*和Cl_2碰撞的产物, 与BaCl_2~*的生成机理相同。由实验结果计算而得到的亚稳态Sr~*原子及基态Sr原子在Cl_2中的总消除截面分别为9.7±5 nm~2及5.8±5 nm~2。由此估计由亚稳态Sr~*及基态Sr与Cl_2反应生成SrCl(A)的相对光子产率为Φ~*/Φ~0=115。     

Ba+Cl2, Br2化学发光反应动力学研究——电子激发态BaCl2*的生成机理

本文在束-气化学反应装置中, 研究了Ba+Cl_2(Br_2)化学发光反应, 观测了BaCl_2~*(BaBr_2~*)连续发射和Ba(~1P→~1S)辐射强度与反应物浓度的关系, 并用OMA观测了BaCl_2~*(BaBr_2~*)的发光强度的空间分布。实验结果否定了生成BaCl_2~*的单次碰撞的各种设想, 通过形成高振动激发的电子基态中间产物的二步反应机理, 成功地解释了实验观察的各项结果, 证明这个机理是可信的。