超高碰撞能23.84 kJ/mol下反应F+D2→DF+D的交叉分子束研究

本文搭建了一套新的实验设备,首次将氢原子里德堡态标记的飞行时间谱技术与激光爆破束源技术相结合,进行超高碰撞能下化学反应的动力学研究. 初步进行了F+D₂→DF+D在超高碰撞能23.84 kJ/mol下的实验研究. 在研究中应用了两种类型束源：一类是通过激光爆破过程产生的高能F原子束源,另一类是通过液氮冷却脉冲阀而产生的D₂束源. 实验中探测了反应产物振动态分辨的微分散射截面. 结果显示,大部分反应产物DF主要呈现侧向和后向散射分布,而产物DF(v''=4)则主要分布在前向. 对前向散射产物DF(v''=4)的动力学来源进行了讨论.     

F+H2→HF+H反应的全量子态分辨的散射动力学研究

利用高灵敏度的氢原子里德堡飞渡时间谱方法研究了 F H_2→HF H 反应碰撞能在5.02kJ/mol 下的交叉分子束反应态态散射动力学.所有在时间飞渡谱中被观测到的谱峰可以归属为 HF 产物的振转态结构.还观测到了明显的 HF(v’=3)前向散射,以及少许的 HF(v’=2)前向散射.     

高分辨交叉分子束实验研究F+HD→DF+H在碰撞能为8.19～ 18.98 kJ/mol的反应

运用高分辨的H原子里德堡标记飞行时间谱方法, 研究了F+HD→DF+H反应在碰撞能为8.19～18.98 kJ/mol的动力学过程. 获取了产物振转态分辨的微分截面. 在低碰撞能,DF产物主要为后向散射;随着碰撞能的增加侧向散射产物增强. 除了后向和侧向散射产物,还首次观察到了该反应中的DF(v′=4)前向散射产物. 随着碰撞能的增加,DF(v′=4)前向散射产物逐渐增强. 分析了总能量在产物振动、转动和平动中的分配随碰撞能以及散射角的变化;获得了DF产物的振动分支比随碰撞能的变化关系. 同时也对DF(v     

High Resolution Crossed Beams Scattering Study of the F+HD→DF+H Reaction

采用高分辨的氢原子里德堡态标识的飞行时间谱技术,对F+HD→DF+H反应进行了交叉分子束研究. 在2.51～5.60 kJ/mol的8个碰撞能下,测得了部分转动态分辨的微分截面. 实验结果显示,反应产物角分布表现出显著的后向散射,随着碰撞能的提高,角分布会逐渐变宽. 确定了产物振动态分支比随碰撞能变化的关系. 结果显示产物DF表现出高度振动态反转布居,其中DF(v′=3)态是布居数最高的产物态,在3.97 kJ/mol以上还探测到产物DF(v′=1)的信号.     

F+HD→DF+H在中等碰撞能量下的反应立体动力学研究

采用准经典轨线（QCT）方法计算了F+HD→DF+H反应体系的立体动力学. 基于由 Alexander等人开发的势能面 (J. Chem. Phys. 113 (2000) 11084), 计算了该体系在碰撞能3.987Kcal/mol时的反应矢量相关性质,计算了极化微分反应截面（PDDCSs）随产物各振动量子数变量的变化.此外我们还计算了极角、方位角,讨论了产物的矢量性质. 计算结果验证了产物DF的前向散射性质,表明反应物转动量子数对该反应的矢量性有影响,同时本文也讨论了产物转动量子数 j''的定向问题.     

高分辨交叉分子束实验研究F+HD→HF+D在碰撞能为5.43～18.73 kJ/mol的反应

运用高分辨的H/D原子里德堡标记飞行时间谱方法,研究了F+HD→HF+D反应在5.43～18.73 kJ/mol十个碰撞能下的动力学过程. 获取了产物振转态分辨的微分截面. HF(v′=2)前向产物的强度随着碰撞能的增大而降低,表明随着碰撞能的增大共振贡献减弱. 当碰撞能高于HF(v′=3)产物的阈值能量时,观察到了该产物的前向散射峰. 分析了总能量在产物振动、转动和平动中的分配以及HF产物的振动分支比随碰撞能的变化关系.     

碰撞能44∽164 cm−1范围内单量子态转动激发对F+D2反应的影响

当碰撞能很低,尤其是远低于反应势垒的时候,反应通常经过量子隧穿来进行. 目前,还没有明确的物理图像来描述反应物的转动激发对这类反应过程的影响. 本文基于里德堡态D原子飞行时间谱探测方法,利用多通道探测器交叉分子束装置研究了碰撞能44 cm^-1∽164 cm^-1下反应F+D₂(v=0,j=0,1)→DF(v'')+D的动力学过程,并得到了振动态分辨的微分截面. 在可资用能相等时,通过调控反应的平动能,研究了D₂转动激发对于反应的影响,发现反应物的转动比平动更有利于反应的进行. D₂的转动激发导致产物DF的角分布和量子态分布发生显著变化. 本工作进一步加深转动激发对于反应的影响的理解,尤其是在反应能量远低于反应势垒的情况下.     

碰撞能和同位素取代对H+BrF→HBr+F反应立体动力学影响的理论研究

基于拟合得到的London-Eyring-Polanyi-Sato势能面,运用准经典轨线方法对H+BrF→HBr+F反应的立体动力学性质进行了理论研究.计算了反映矢量相关的角分布和对光诱导的双分子反应实验敏感的四个极化微分散射截面.结果表明:随着碰撞能的增加,产物的转动极化变强,并且产物的后向散射占主导地位.通过比较D+BrF→DBr+F和H+BrF→HBr+F反应的产物极化,揭示了明显的同位素效应.     

H+HD→H2+D反应的高分辨交叉分子束实验研究

本文利用交叉分子束方法和离子速度成像技术,对H+HD→H₂+D反应在1.17 eV碰撞能下的态-态反应动力学开展了高分辨实验研究. 实验采用1+1''(真空紫外+紫外)近阈值激光电离方式对反应中的D原子产物进行探测,获得了高角度分辨和高能量分辨的产物离子速度影像,进而精确获得了反应的态-态微分截面. 实验观测到了H₂(v''=0,j''=1)和H₂(v''=0,j''=3)振转产物角分布中与散射过程的干涉效应相联系的前向散射振荡. 这一研究进一步表明了化学反应微分截面的精确测量在气相态-态反应动力学研究中的重要性.     

低碰撞能下H+HF(v=3,j=0)反应的量子动力学研究

报道了H原子和振动激发的HF(v=3,j=0)分子在低碰撞能下的量子反应动力学研究.计算结果表明:在低碰撞能下,散射主要以非反应过程为主;振动激发有利于反应的进行;在小于10-4eV碰撞能下,非反应非弹性散射截面和反应截面的比值约为3.在反应截面上发现了Feshbach共振现象,证实是由反应通道上紧邻反应势垒的H…HF(v=3,j=1～3)的范德瓦尔斯聚合体存在的准束缚态所形成.     

Rb与H_2的反应碰撞:Rb(6~2D)+H_2→RbH+H

在样品池条件下,应用脉冲激光的泵浦-检测技术,研究了Rb(6~2D)激发态原子与H_2反应碰撞生成的RbH分子的振转能级的布居数密度分布及平均转动能、振动能、平动能的相对比值.发现RbH(X~1∑~+)只有v=0,1上有布居.转动带分布轮廓与池温下的统计分布接近,得到RbH的Boltzmann转动温度稍低于池温,而振动温度高.v=1和v=0上的布居数之比约为0.69,从而得到RbH(X~1∑~+)上平均转动能和平均振动能,由反应的有效能得到平均平动能,这三种能量的相对比值f_R:f_V:     

H++CO2散射在30电子伏能量下电荷转移和非电荷转移的非绝热分子动力学模拟

在大气化学、天体物理学和癌症质子疗法中都涉及到高能H⁺+CO₂散射反应.本文在最简电子-核动力学（SLEND）基础上系统研究在30 eV下的H⁺+CO₂散射.SLEND用经典力学描述核,用单行列式Thouless波函数描述电子.本文模拟了CO₂在42个取向共3402条轨线,为理解H⁺+CO₂散射中的各个反应过程和机制提供了系统描述：非电荷转移散射（NCTS）,电荷转移散射（CTS）和C=O双键的断裂,这些关于反应的有用信息不能完全从实验中获取.本文提供了散射的详尽细节,包括随CO₂取向不同主彩虹角和次彩虹角的出现和合并.SLEND NCTS和CTS的微分散射截面通过高等半经典方法计算,显示NCTS散射截面对所有散射角都同实验符合得很好,而CTS散射截面只大散射角时同实验结果符合得很好而在小角散射时稍差.无论是CTS还是NCTS SLEND都预言了主彩虹角的特征,这同实验完全一致.     

O3+与H2碰撞中非解离电荷转移过程的全量子计算

应用全量子的分子轨道强耦合方法,研究了基态的O3 (2s22p 2P)与氢分子碰撞的非解离电荷转移过程,计算了不同方位角(25°,45°,89°),能量分别为100,500,1000和5000eV/u时的单电子俘获的振动分辨的态选择截面及相应的微分截面.分子轨道强耦合计算中采用了自旋耦合价带理论计算的三原子分子势能面和径向耦合矩阵元.对氢分子的自身转动,采用无限阶的冲量近似方法;对体系的电子运动同H2或H 2的振动之间的耦合,采用了振动冲量近似.结果发现,对不同的入射能量,振动态选择截面随振动量子数的分布发生了一定的改变;不同入射能量和不同方位角的振动态分辨的微分截面具有类似的结构,在极小的散射角附近出现一个最大值平台,然后散射截面随着散射角的增大而减小,并出现大量的震荡结构,其中第一个震荡结构对应的散射角位置随入射能量Ep以E-1/2p的标度规律变化;微分截面的结构和大小对H2方位角α的变化敏感,这种性质为H2取向的诊断提供了一种可能的途径.