物质动态结构的非弹性散射研究

在静态结构的基础上 ,考虑原子的振动 ,分子键的振动、转动和振—转运动的结构称为动态结构 ,它是用非弹性散射方法来测定的。本文评述研究动态结构的实验方法 :中子非弹性散射、非弹性X射线散射、核非弹性散射和Raman散射以及红外吸收谱。简单介绍了声子散射理论基础。继后 ,分三节描述了用这些方法来研究动态结构的若干结果。 1 )结晶物质 ,包括晶内、表面和界面、高纯近完整晶体中杂质引起的、多晶中、薄膜和纳米晶体中的点阵动力学研究 ;2 )非晶物质 ,包括非晶固体、高聚合物、生物大分子、准晶和液体的动态结构研究 ;3 )高温超导体的点阵动力学研究。文末给出了小结和最后评论。     

α粒子结构下的p-~(12)C非弹性散射

从12C原子核的α粒子结构观点出发,计算了共振区内能量为T p=200,400,600,700MeV,p-12C的2 (4.44MeV)和3-(9.64MeV)非弹性散射微分截面。其中将12C原子核跃迁形状因子分解成核内α粒子的跃迁形状因子和α粒子本身的形状因子的乘积。利用已知的原子核跃迁密度,得出12C原子核α粒子跃迁密度分布的解析式。理论结果与实验较好地符合。     

硫化锰电子结构的软X射线共振非弹性散射研究

利用软X射线共振非弹性散射谱(resonant inelastic soft X-ray scattering, RIXS)对3d过渡金属硫化物中的硫化锰(MnS)电子结构进行了研究.通过分析Mn²⁺的2p⁶3d⁵→2p⁵3d⁶→2p⁶3d⁵二次光子过程，得到了共振非弹性散射谱中的两类非弹性峰，d-d电子跃迁和电荷转移(charge-transfer)跃迁.这两部分跃迁分别共振增强于L边附近及伴随峰附近.基于Hartree-Fock方法的多重态计算分别模拟了原子近似下和立方体O_h对称群下共振非弹性散射谱及吸收谱.计算得MnS实际晶体场10Dq值介于0.80eV—0.85eV之间.对MnS和MnO CT跃迁差异的讨论表明MnS较强的CT跃迁来源于其较窄的能隙宽度. 关键词： 软X射线共振非弹性散射 软X射线吸收谱 d-d跃迁 电荷转移     

14MeV脉冲中子非弹性散射γ谱的测量

论述了中子和原子核相互作用的几种反应，利用各反应在时间上的差异，采用双门减本底的测量方法来测量非弹性散射γ谱。利用碳、氧的非弹性散射γ谱线能量高、能量差别大的特点，以碳、氧为指示元素测量水和石蜡的非弹性散射γ谱。开设这一实验，可以加深对相关核物理理论和碳氧比测井的原理的理解以及相关的核电子学的知识运用。     

小横动量半深度非弹性散射的量子色动力学因子化

论证了在小横动量区域内半深度非弹性散射量子色动力学因子化公式. 为完成因子化, 引进了依赖于横动量的部分子分布函数和碎裂函数, 并扣除了软胶子辐射. 在单圈图的情形下, 证明了因子化的成立, 同时论证了在微扰论的任意阶该因子化的正确性.     

非弹性散射对水体遥感反射率影响的数值模拟

基于矩阵算法建立了一个可用于模拟水体非弹性散射过程的水体辐射传输数值模型.该模型采用单个均匀介质层中辐射能量随深度增大而呈指数衰减的假设,将非弹性散射作为源矩阵算子引入到矩阵算法当中进行解算.通过Mobley水体辐射传输标准问题7的验证以及与Hydrolight 5.0结果的比较,说明该模型对多次散射和非弹性散射的处理...     

He-HBr体系各向异性势及非弹性散射截面的理论研究

首先用BFW势函数形式拟合在CCSD(T)/aug-cc-pVQZ理论水平下计算的He-HBr相互作用能数据,得到了He原子与HBr分子各向异性势;并与ESMSV势进行比较,验证了拟合势的可靠性;然后采用公认的精确度较高的CC近似方法计算了He-HBr碰撞体系能量在150meV下He原子和HBr分子碰撞的转动激发微分截面和分波截面,总结了该碰撞体系非弹性散射截面的变化规律.研究表明:①拟合势较好地描述了He-HBr系统相互作用的各向异性特征;利用碰撞体系分子间势的量子化学从头计算结果,可解决势能参数难以确定的问题.②低激发态被激发的几率要远远大于高激发态被激发的几率;激发态越高,大角散射的几率越大.③尾部效应仅在低激发态中产生,高激发态不产生尾部效应.     

研究物质结构的重大突破

 1990年诺贝尔物理奖授予美国物理学家杰罗姆·弗里德曼、亨利·肯德尔和加拿大物理学家理查德·泰勒, 奖励他们在六十年代末七十年代初对于电子与质子及束缚中子深度非弹性散射进行的先驱性研究,这项研究对粒子物理学中夸克模型的发展曾起过重要作用.这是继霍夫斯塔特于1961年,丁肇中和里克特于1976年,费奇和克罗宁于1980年,鲁比亚和范德梅尔于1984年以及莱德曼、斯瓦茨和斯坦博格于1988年之后,实验粒子物理学家又一次荣获自然科学中的最高嘉奖.这件事说明了实验粒子物理学在当代物理学中占有相当重要的地位.     

e-A深度非弹性散射中胶子辐射振幅的新计算方法

在e-A深度非弹性散射过程中, 喷注穿过冷核介质时, 多重散射诱导胶子辐射会导致对碎裂函数的修正及喷注的能量损失.前期研究中关于计算e-A深度非弹性散射中胶子辐射振幅的两种方法: 螺旋振幅近似和微扰QCD严格计算都异常繁杂. 本文发展了一种新的方法, 可以方便计算出多重散射导致胶子辐射的振幅, 得到的碎裂函数的修正以及能量损失与严格计算的结果一致.     

激光散射技术对液晶动态变形模式的测定

本文用激光散射的方法来测定向列液晶E7的动力学变形模式,结果表明,E7的动力学行为展示为两个弛豫模式,即展曲和扭曲变形模式.在适宜的散射角范围内及不同的温度下可同时观察测定到展曲和扭曲变形模式,且通过频率和波矢的关系曲线可求出粘弹性系数.     

电子和原子核散射研究原子核结构

本文综述了近年来我们组利用电子散射结合相对论平均场模型对奇特核结构的研究.我们发展了相对论平均场框架下的磁电子散射方法,并用其研究一些中子晕及质子晕核的基态组态,例如,23O,17,29C和23Al.研究发现,原子核不同组态的弹性磁形状因子彼此差别很大.其次,我们发展了相对论平均场框架下的弹性库伦电子散射方法,并用该方法研究了奇特核的电荷分布.研究发现,丰质子核中扩展的电荷密度分布可以通过库伦电子散射来测量.这种方法还被进一步推广用于计算弹性宇称不守恒电子散射,研究了一些典型原子核的中子密度分布,例如,Ca同位素链,N=50同中子素链以及N=Z的双幻核.结果表明,宇称不守恒非对称度的振幅主要由质子和中子形状因子极小值之间的距离决定.这些结果为下一代电子-核对撞机上的电子散射实验提供了有用的参考.     

用于处理复杂对称结构电磁散射的扩展GIM技术

由于原广义镜像法只能够处理具有四面对称的电磁散射问题。为此,在广义镜像法原理的基础上,给出了处理一种具有特殊复杂对称结构的电磁散射问题的新方法,称之为扩展GIM方法。对比结果表明:利用扩展GIM,较之于原GIM,在对高于四面对称的散射体的求解过程中,能够节约更多的上机运算时间和运算所需的存储;还通过该方法对正六面柱的具体分析,给出了应用实例。     

NEUTRON SCATTERING AND LATTICE DYNAMICAL STUDIES OF THE HIGH-PRESSURE PHASE ICE (II)

Lattice dynamical calculations have been carried out for ice II based on the force field constructed for ice Ih. In order to fully understand ice II inelastic neutron scattering spectra, the decomposed phonon density of states was shown mode by mode. Calculated results have shown that the hydrogen bond force constant between the six-molecule rings is significantly weaker, 75eV/nm², compared with the force constant, 220eV/nm², within the rings. Inelastic neutron scattering spectra of clathrate hydrate H₂O+He are almost the same as ice II. This means that the absorption of He atoms cannot affect the bond strengths of the ice II host lattice. Based on the force field model for ice II, the van der Waals interactions between water molecules and helium atoms are considered. The results obtained are consistent with experimental data. Lattice dynamical calculations have been carried out for ice II using seven rigid pairwise potentials. It was found that MCY makes the stretching and bending interactions in ice II too weak and makes the O-O bond length too long (～5%), thus its lattice densities are obviously lower than other potential lattices or experimental values.     

二维~1H NMR研究双藁本内酯结构

双叶本内酯(z,z＇-6,6~1,7,3a~1-diligustilide)构型复杂,采用1D-NMR技术难以明确指定。本文使用400 MHz H-H COSY和H-H NOESY对标题化合物的构型进行研究,其结果有助于此类化合物的结构和构型确定。     

二维1H NMR研究双藁本内酯结构

双叶本内酯(z,z'-6,6¹,7,3a¹-diligustilide)构型复杂,采用1D-NMR技术难以明确指定。本文使用400 MHz H-H COSY和H-H NOESY对标题化合物的构型进行研究,其结果有助于此类化合物的结构和构型确定。     

受激Raman散射实验研究

本文测量了受激Raman散射(SRS)(又称Stokes光)能量及等离子体尺度的依赖关系,揭示了SRS产生的条件及演变的规律。证明在黑洞靶中SRS是产生超热电子的主要机制。较好地测量了波长1.053μm激光在1.2～2.1μm波段范围内产生的SRS光谱及在0.72～0.78μm波段范围内产生的Anti-Stokes光谱。由SRS谱的短波截止推算出等离子体的电子温度为1.35keV。由谱的分布推算出SRS主要产生在0.07～0.15临界密度范围内(波长1.053μm激光的临界密度为1×10^(21)/cm^3)。     

STUDY OF MESOPOROUS SILICA MATERIALS BY SMALL ANGLE X-RAY SCATTERING

Small angle X-ray scattering experiments have been performed to study the microstructure of mesoporous silica materials prepared by condensation of tetraethylorthosilicate using non-ionic alkylpolyethyleneoxide (AEO₉) and ionic cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) surfactant as templates. It is the pores within the nanometre range that produce the main scattering. The scattering of the pure silica systems obey Porod's law. The scattering of the systems with templates remaining in the pores show positive deviations from Porod's law. This may be because the templates produce some additional scattering background and then make the scattering of pores distorted. The results show that the full removal of templates from the pores of the materials by Soxhlet extraction is very easy for AEO₉, but it is difficult for CTAB. The positive deviation correction is also performed.