碰撞诱导振动能量转移:Cs_2[B~1∏_u(u′=5)]+N_2→Cs_2[B~1∏_u(v′=4,6)]+N_2

利用激光诱导荧光方法研究了Cs_2B~1∏_u[(v′=5)]与N_2的碰撞能量转移.脉冲激光激发Cs_2基态至B~1∏_u[(v′=5)]态,池温保持在410K,N_2气压在1.5×10~2Pa～2.5×10~3Pa之间变化.荧光中含有直接荧光和碰撞转移荧光成分,记录直接荧光B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的时间分辨强度.从荧光强度的对数值给出的直线斜率得到B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的有效寿命,由Stern—Volmer方程,得到B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的辐射寿命为(45±9)ns.B~1∏_u(v′=5)态与N_2碰撞的猝灭总截面为(9.8±1.5)×10~(-15)cm~2.用类似的方法得到B~1∏_u(v′=4,6)能级的辐射寿命.在不同的N_2气压下,测量B~1∏_u(v′=5,4,6)→X~1∑_8~+(v″=0)的时间积分荧光强度,首次得到v′=5→v′=4及v′=5→v′=6的碰撞转移截面分别为(3.9±0.8)×10~(-15)cm~2和(4.1±0.8)×10~(-15)cm~2.     

碰撞诱导振动能量转移：Cs2[B1∏u(v′=5)]+ N2→Cs2[B1∏u(v′=4，6)]+ N2

利用激光诱导荧光方法研究了Cs_2B~1Π_u[(v′=5)]与N2的碰撞能量转移.脉冲激光激发Cs_2基态至B~1Π_u[(v′=5)]态,池温保持在410 K,N_2气压在1.5×10~2 Pa～2.5×10~3 Pa之间变化.荧光中含有直接荧光和碰撞转移荧光成分,记录直接荧光B~1Πu(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的时间分辨强度.从荧光强度的对数值给出的直线斜率得到B~1Π_u(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的有效寿命,由Stern-Volmer方程,得到B~1Π_u(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的辐射寿命为(45±9)ns.B~1Π_u(v′=5)态与N_2碰撞的猝灭总截面为(9.8±1.5)×10~(-15)cm~2.用类似的方法得到B~1Π_u(v′=4,6)能级的辐射寿命.在不同的N_2气压下,测量B~1Π_u(v′=5,4,6)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的时间积分荧光强度,首次得到v′=5→v′=4及v′=5→v′=6的碰撞转移截面分别为(3.9±0.8)×10~(-15) cm~2和(4.1±0.8)×10~(-15)cm~2.     

超高泵浦功率下的Xe(6p[1/2]_0,6p[3/2]_2和6p[5/2]_2)原子的能量转移过程（英文）

本文研究了Xe(6p[1/2]_0,6p[3/2]_2和6p[5/2]_2)原子在聚焦条件下的动力学过程.激发能级的原子密度在聚焦条件下会显著地增加,因此两个高激发态原子之间的energy-pooling碰撞的概率也会增加.这种energy-pooling碰撞主要有三种类型.第一种类型为energy-pooling碰撞导致的电离,一旦将激发激光聚焦,就可以从侧面的窗口观察到非常明显的电离现象,不论激发能级是6p[1/2]_0、6p[3/2]_2或6p[5/2]2能级.这种电离的产生机理是energy-pooling电离或者一个Xe*原子再吸收一个光子产生电离.第二种类型为跨越较大能极差的energy-pooling碰撞.当激发能级为6p[1/2]_0能级的情况下,两个6p[1/2]_0原子碰撞会产生一个5d[3/2]_1原子和一个6s'[1/2]_0原子.第三种类型为跨越较小能级差的energy-pooling碰撞.以5个二次产生的6p能级为上能级的荧光强度都变得更强,并且这些荧光的上升沿都变得更陡峭.产生这些6p原子的主要机理是energy-pooling碰撞并非简单的碰撞弛豫.基于理想气体原子之间的碰撞概率公式,推导出两个6p[1/2]。原子的energypooling碰撞速率为6.39×10~8 s~(-1).此外,6s原子在聚焦条件下的密度也会增加.因此所有的荧光曲线会因为辐射俘获效应而出现非常严重的拖尾.     

Na2(A1∑u+,v=8～b3Ⅱ0u,v=14)-Na体系转动传能的碰撞量子干涉效应

沙国河及其工作组于1995年发表了CO A1Π(v=0)～e3∑-(v=1)与He1,Ne及其它碰撞伴的碰撞过程中转动传能的碰撞量子干涉现象,并得到了积分干涉角,陈等从理论和实验上发现了Na2(A1∑u ,v=8～b3Π0u,v=14)体系与Na(3s)碰撞的碰撞量子干涉现象,孙等计算了其积分干涉角,但是对微分干涉角没有过多的计算.本文作为对原子-双原子体系碰撞诱导转动传能的进一步理论研究,在含时一级波恩近似的基础上考虑各向异性相互作用势和长程相互作用势,计算了单叁混合态的Na2(A1∑u ,v=8-bΠ0u,v=14)体系与Na碰撞的微分干涉角,并得到了微分干涉角与碰撞参数的关系,此理论模型对理解和进行分子束实验是非常重要的.     

碰撞诱导离解(CID)(Ⅱ) I_2(B~3∏_(o+u))在高振动态(v''''=62)的碰撞猝灭机理实验研究

本文研究了B~5∏_(o+u)激发态I_2分子在高振动态v=62时的碰撞猝灭过程。实验中得到了该能级I_2分子和其自身以及与其他气体分子(He,Ar,Kr,H_2,CO,N_2,O_2,CH_4,NH_3,C_2H_6,CCl_4)的碰撞猝灭速率常数,并且发现,在I_2与NH_3的碰撞过程中非稳态中间体的形成可能是碰撞猝灭的主要途径之一。极性分子CO与I_2碰撞的猝灭效率较非极性分子(如与之等电子的N_2)大,表明分子间偶极-诱导偶极相互作用对促进分子反应起着不可忽视的作用。更为重要的是,文献[2]中提出的分子碰撞诱导离解(CID)理论能较圆满地模拟实验结果,说明在此高振动能态,分子碰撞直接离解是猝灭过程的主要途径。     

XeO~*和XeS~*的紫外发射谱

研究了Xe(6p[1/2]_0 )和Xe(6p[3/2]_2)激发态与含氧分子反应的淬灭动力学.在与N_2O和OCS分子反应中,观察到较强的XeO和XeS紫外发射,其最大强度分别在234nm和227nm,并对发射机构进行了讨论.     

激光激发Cs+H_2系统形成CsH分子机理的实验研究

在Cs-H2混合系统中用激光将Cs原子激发到6P3/2能级,研究了CsH分子的形成机制.利用光学吸收法得到6P3/2态的密度及其空间分布,能量合并过程6P3/2+6P3/2→6D+6S1/2产生6D态原子;猝灭过程Cs(6P3/2)+H2(v=0)→Cs(6S1/2)+H2(v=2)产生H2(v=2)态.由6P3/2态原子密度及6D→6P3/2与6P3/2→6S1/2的荧光比得到碰撞能量合并速率系数,在不同的H2密度下,测量了转移荧光强度I895,得到了H2(2,J)态的产生速率系数kH2(2,J)=1.     

Na2(A1∑+u，v=8~b3Π0u，v=14)-Na体系碰撞诱导转动传能的微分干涉角

对原子-双原子体系碰撞诱导转动传能进行了进一步的理论研 究. 在含时一级波恩近似的基础上考虑各向异性相互作用势，计算了 单-叁重混合态的Na2(A1∑+u，v=8~b3Π0u，v=14)体系与Na碰撞 的微分干涉角(b·?和b??)，得到了微分干涉角与碰撞参数的关系，对 其碰撞量子干涉作出了定量准确的描述.     

Collision-induced Rotational Energy Transfer in an Atom-Diatom System

通过对原子-双原子体系碰撞诱导转动传能的理论研究,在含时一级波恩近似的基础上考虑各向异性相互作用势和长程相互作用势,计算了单叁混合态的CO A1Ⅱ(v=0)～e3∑-(v=1)和He、Ne、Ar碰撞的微分干涉角,并得到了微分干涉角与碰撞参数的关系.     

Xe54+离子与Xe原子碰撞过程中的辐射电子俘获及退激发辐射的理论研究

基于多组态Dirac-Fock理论方法和冲量近似, 对Xe⁵⁴⁺与Xe在197 MeV/u碰撞能量下, 炮弹离子的俘获及退激发过程进行了理论研究. 计算了炮弹离子从中性靶原子俘获一个电子到nl (n=1, 2, 3, 4, 5; l=s, p, d) 轨道上的辐射电子俘获截面和相应的辐射光子能量, 以及俘获末态退激发辐射跃迁的能量和概率. 结合这些计算结果, 进一步模拟了碰撞产生的炮弹离子的退激发X射线谱的结构, 并与兰州重离子加速器装置上的最新实验观测结果进行了比较, 符合得很好.     

Na_2(A~1∑_u~+,v=8～b~3∏_(0u),v=14)-Na体系转动传能的碰撞量子干涉效应(英文)

沙国河及其工作组于1995年发表了COA^1∏（v=0）～e^3∑^-（v=1）与He,Ne及其它碰撞伴的碰撞过程中转动传能的碰撞量子干涉现象,并得到了积分干涉角,陈等从理论和实验上发现了Na2（A^1∑u^＋,v=8～b^3∏0u,v=14）体系与Na（3s）碰撞的碰撞量子干涉现象,孙等计算了其积分干涉角,但是对微分干涉角没有过多的计算.本文作为对原子-双原子体系碰撞诱导转动传能的进一步理论研究,在含时一级波恩近似的基础上考虑各向异性相互作用势和长程相互作用势,计算了单叁混合态的Na2（A^1∑u^＋,v=8～b^3∏0u,v=14）体系与Na碰撞的微分干涉角,并得到了微分干涉角与碰撞参数的关系,此理论模型对理解和进行分子束实验是非常重要的.     

Xe-NH (X3∑-)体系的势能面和冷碰撞动力学研究

以超冷Xe原子感应冷却NH（X³∑^-）分子实验为背景,理论研究磁场中Xe和NH的冷碰撞动力学性质.通过从头算方法得到了解析表达的Xe-NH体系势能面,并在此基础上采用量子动力学计算方法,研究了磁场条件下NH低场追索态（n=0,m_j=1）的冷碰撞塞曼弛豫截面.结果表明超冷Xe原子感应冷却NH分子可能在实验上难以实施.     

交叉分子束实验研究F+D_2(v=1,j=0)反应（英文）

本文使用交叉分子束方法研究了氟原子和振动激发态氖分子D_2(v=1,j=0)的反应.使用受激拉曼抽运的方法制备了振动激发的D_2分子.实验中未观测到来自于旋轨耦合激发态氟原子F*(~2P_(1/2))与振动激发态D_2分子的贡献.观测到来自于旋轨耦合基态氟原子F(~2P_(3/2))和振动激发态D_2的反应信号,相应的产物DF分子布居于u'=2,3,4,5振动态上.与振动基态反应F+D_2(v=1,j=0)相比,振动激发态反应F+D_2(v=1,j=0)生成的DF产物转动分布更"热".获得了振动激发反应的四个碰撞能在0.32至2.62 kcal/mol范围内的微分反应截面.在最低的碰撞能0.32 kcal/mol下,所有振动态的DF产物都以后向散射为主.随着碰撞能的增加,DF产物的角分布逐渐从后向转移到侧向.测量了DF(v'=5)产物的前向微分散射截面随碰撞能变化的曲线.前向散射的DF(v'=5)信号出现于1.0 kcal/mol.在2.62 kcal/mol碰撞能下DF(v'=5)主要为前向散射.     

亚稳Ar(~3P_(0.2))原子与NH_3分子碰撞传能分解动力学研究

本文利用流动余辉技术研究了亚稳态Ar(~3P_(0,2))原子与多原子NH_3分子的碰撞传能过程.实验得到了碰撞解离产物NH分子初生态A~3Ⅱ和C~1Ⅱ的振动和转动分布;首次测得了产物分子N_2(C~3Ⅱ_u)的相对振动布居及其生成速率常数.     

Na_2(A~1∑_u~+,v=8-b ~3∏_(0u),v=14)-Na体系碰撞诱导转动传能的微分干涉角(英文)

对原子-双原子体系碰撞诱导转动传能进行,进一步的理论研究．在含时一级波恩近似的基础上考虑各向异性相互作用势,计算了单-叁重混合态的Na2(A1∑u ,v=8-b 3∏0u,v=14)体系与Na碰撞的微分干涉角(b≤ρ和b≥ρ),得到了微分干涉角与碰撞参数的关系,对其碰撞量子干涉作出了定量准确的描述．     

O(3P)+HCl(v,j)→OH(v'',j'')+Cl反应的准经典轨迹研究

基于MP2/6-31G(d,p)水平导出O (3P)+HCl体系的分析势能函数,用准经典的Monte Carlo轨迹方法对O(3P)+HCl(v,j)→OH(v',j')+Cl的分子反应动力学过程进行了研究.结果表明:对HCl(v=0,j= 0,1,2)的碰撞能量以49.37 kJ/mol为分界点,在49.37 kJ/mol以前,反应在j=0,1,2间的截面分布差别不大;而在此碰撞能量之后三者明显不同.j=0这条曲线在碰撞能量大于44.35 kJ/mol后的截面突然增加,几乎呈线性加大;当转动量子数j'在11之前截面分布出现了振荡行为.对HCl分别计算了v=2,j=1,6,9时在各转动量子数上的布居情况,并与Zhang等的实验观察值相比较,发现与之定性一致.     

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.     

超高泵浦功率下的Xe(6p[1/2]0, 6p[3/2]2, 和6p[5/2]2)原子的能量转移过程

本文研究了Xe(6p[1/2]₀, 6p[3/2]₂, and 6p[5/2]₂)原子在聚焦条件下的动力学过程. 激发能级的原子密度在聚焦条件下会显著地增加,因此两个高激发态原子之间的energy-pooling碰撞的概率也会增加. 这种energy-pooling碰撞主要有三种类型. 第一种类型为energy-pooling碰撞导致的电离. 一旦将激发激光聚焦,就可以从侧面的窗口观察到非常明显的电离现象,不论激发能级是6p[1/2]₀、6p[3/2]₂或6p[5/2]₂能级. 这种电离的产生机理是energy-pooling电离或者一个Xe^*原子再吸收一个光子产生电离. 第二种类型为跨越较大能极差的energy-pooling碰撞. 当激发能级为6p[1/2]₀能级的情况下,两个6p[1/2]₀原子碰撞会产生一个5d[3/2]₁原子和一个6s''[1/2]₀原子. 第三种类型为跨越较小能级差的energy-pooling碰撞. 以5个二次产生的6p能级为上能级的荧光强度都变得更强,并且这些荧光的上升沿都变得更陡峭. 产生这些6p原子的主要机理是energy-pooling碰撞并非简单的碰撞弛豫. 基于理想气体原子之间的碰撞概率公式,推导出两个6p[1/2]₀原子的energy-pooling碰撞速率为6.39x10⁸s^-1. 此外,6s原子在聚焦条件下的密度也会增加. 因此所有的荧光曲线会因为辐射俘获效应而出现非常严重的拖尾.     

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。     

Strong-Field-Induced N_2~+ Air Lasing in Nitrogen Glow Discharge Plasma

We investigate N_2~+ air lasing at 391 nm,induced by strong laser fields in a nitrogen glow discharge plasma.We generate forward N_2~+ air lasing on the B~2Σ_u~+(v'=0)-X~2Σ_g~+(v"=0) transition at 391 nm by irradiating an intense 35-fs,800-nm laser in a pure nitrogen gas,finding that the 391-nm lasing quenches when the nitrogen gas is electrically discharged.In contrast,the 391-nm fluorescence measured from the side of the laser beam is strongly enhanced,demonstrating that this discharge promotes the population in the B~2Σ_u~+(v'=0) state.By comparing the lasing and fluorescence spectra of the nitrogen gas obtained in the discharged and laser-induced plasma,we show that the quenching of N_2~+ lasing is caused by the efficient suppression of population inversion between the B~2Σ_u~+ and X~2Σ_g~+ states of N_2~+,in which a much higher population occurs in the X~2Σ_g~+ state in the discharge plasma.Our results clarify the important role of population inversion in generating N_2~+ air lasing,and also indicate the potential for the enhancement of N_2~+ lasing via further manipulation of the population in the X~2Σ_g~+ state in the discharged medium.