BrCN分子的电子碰撞离子对解离

离子对解离是一类重要的分子过程,常发生于分子被激发到超激发态. 与光激发的离子对解离实验研究不同,电子碰撞的相关过程研究尚存在实验挑战,特别是在测定其阈值方面. 本文报道了相关的利用单色化电子碰撞分子的实验研究进展. 以BrCN→Br^-+CN⁺离子对解离为例,根据CN⁺离子出现能测定其解离阈值为13.78 eV,同时在16.09 eV获得了CN⁺离子的时间切片速度影像且显示出动量分布的各向异性.     

O3+与H2碰撞中解离电子俘获过程的全量子计算

利用全量子的分子轨道强耦合方法,我们研究了基态的O3+(2s22p2P)与氢分子碰撞的解离电荷转移过程.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,我们采用无限阶的冲量近似方法.在入射离子能量为0.1 eV/u到500 eV/u的能量区间,我们得到了非解离碰撞过程的振动态选择单电子俘获截面和解离碰撞过程的单电子俘获微分截面,发现解离碰撞截面大约占非解离过程的10%.这表明在实际的应用中,必须包含解离俘获过程的贡献.     

0^3＋与H2碰撞中解离电子俘获过程的全量子计算

利用全量子的分子轨道强耦舍方法。我们研究了基态的O^3（2s^22p^2P）与氢分子碰撞的解南电荷转移过程．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，我们采用无限阶的冲量近似方法，在入射离子能量为0．1 eV／u到500 eV／u的能量区间。我们得到了非解离碰撞过程的振动态选择单电子俘获截面和解离碰撞过程的单电子俘获微分截面，发现解离碰撞截面大约占非解离过程的10％．这表明在实际的应用中。必须包含解离俘获过程的贡献．     

中能Ne~(4+)离子诱导的羰基硫分子三体碎裂动力学分析

利用反应显微成像谱仪开展了56 keV/u的Ne~(4+)离子与羰基硫(OCS)气体的交叉碰撞实验,研究了Ne~(4+)离子诱导的OCS~(3+)的碎裂动力学.通过符合探测三个末态离子,重构了OCS~(3+)离子三体碎裂对应的牛顿图和Dalitz图,并明确区分了直接解离和次序解离两种碎裂过程.重构了OCS~(3+)离子解离过程的动能释放(KER)分布,发现其峰值在25 eV处,同时在18 eV处有肩膀结构的存在,其中25 eV左右的峰来源于直接解离过程,18 eV处的肩膀结构来源于次序解离和非次序解离两种过程.通过分析不同能量和不同电荷态下重离子碰撞实验所得到的KER谱,发现微扰强度不是影响态布居的主要因素.OCS~(3+)次序解离中的第二步KER的峰值在6.2 eV处.结合以往的实验结果,我们得出结论:多电离态的分子发生次序碎裂的根源在于二价离子碎片存在亚稳态,而重构得到的第二步KER可以反映亚稳态离子的电子态信息.     

甲胺分子的紫外光解离动力学实验研究

在280—287.5 nm区域内,通过实验测定共振增强多光子电离-时间飞行质谱、碎片离子的分质量激发谱以及光强指数等对甲胺分子的光解离通道进行了研究.实验结果证实甲胺分子在单光子能量范围内存在一个电子排斥态,主要的光解离过程为甲胺分子共振吸收1个光子到达该电子排斥态后解离成中性碎片,然后是中性碎片经多光子共振电离形成碎片离子和碎片离子的进一步解离.     

甲烷分子电子碰撞电离和解离的实验研究

本文利用反应显微成像技术(reaction microscope)研究了54 eV电子入射甲烷分子导致的电离解离过程,详细分析了电离解离产生的CH⁺₂,CH⁺,C⁺离子碎片的动能分布情况.实验结果表明,该入射能量下产生CH⁺₂,CH⁺,C⁺离子碎片主要贡献来自2a₁内价轨道电子的直接电离过程产生的离子态(2a< 关键词： 反应显微成像谱仪 电离解离 能量沉积 动能分布     

高电荷态离子引发氮气分子的解离和碎裂

利用时间和位置灵敏相关的符合装置,实验研究了高电荷态Xeq (q=15-21)离子与N2分子慢碰撞过程的多电子转移过程、N2 离子的解离以及N2q (1相似文献   

飞秒光物理与介观光学研究获新进展

 北京大学“飞秒光物理与介观光学”创新研究群体采用周期量级飞秒激光系统和冷靶反冲离子动量谱仪装置,首次在实验中通过改变周期量级飞秒激光的载波相位,实现对一氧化碳分子二价电离态的非对称解离通道的控制,同时也实现分子三价离子的非对称解离通道的控制。通过实验证实在一氧化碳分子电离和解离过程中,电子再碰撞激发引起的解离以及电子再碰撞引起电离是主要过程,这两个过程是相互竞争的,并可通过改变激光脉冲载波相位进行调控。该研究工作表明,通过超快光场控制电子再散射波包与分子离子的相互作用,可以在分子电子态水平上实现对分子高阶电离和解离通道过程的操控。研究工作发表在Physical Review Letters 106,073004（2011）。
研究工作得到国家自然科学基金委“创新研究群体”项目,国家重大基础研究计划（973）项目和北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室的资助。     

反应窗理论的适用性研究

基于低能离子与原子碰撞的分子库仑过垒模型，简要描述了与入射离子速度相关的反应窗理论.根据这一理论，计算了不同碰撞速度时O⁸⁺-H，Ar⁸⁺-H，Ar⁸⁺-He，Ne¹⁰⁺-He及Ar¹⁸⁺-He等碰撞体系单电子俘获过程的微分截面，还计算了碰撞速度为0.53 a.u.时¹⁵N⁷⁺-Ne碰撞体系单电子、双电子及三电子俘获过程的微分截面，并与他人的实验结果作了比较.研究发现，反应窗理论预言的末态电子分布与实验结果符合较好.理论和实验研究表明，随着碰撞速度的增加反应窗变宽；反应窗理论所预言的微分截面，当Q值较小时比实验结果偏大，当Q值较大时比实验结果偏小. 关键词： 反应窗理论 态选择微分截面 分子库仑过垒模型 离子与原子碰撞     

243～263nm CH3COCH3的多光子电离研究

在243－263nm紫外光波段通过质量选择光电离激发谱研究了丙酮（CH3COCH3）的光化学反应通道。分析母体离子CH3COCH3^+和碎片离子CH3CO^+、CH3^+的光电离激发谱和质谱峰宽可以知道：此光波段丙酮分子的光化学反应主要包括了丙酮分子经由（S1,T1）中间态产生母体离子的（1＋1）双光子电离通道,母体离子进一步解离产生碎片离子CH3^+的“光电离－光解离”通道和丙酮分子经由（S1,T1）中间态解离成中性自由基碎片CH3CO后再进一步被双光子电离的“光解离－光电离”通道。由母体离子光电离激发谱双光子阈值波长（255．67nm)给出的丙酮电离势（IP）为（9．696&#177;0．004）eV。     

Br_2~+分子离子[1+1]双光子解离动力学（英文）

本文利用最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪在冷离子束中研究了同位素质量分辨的~(79)Br_2~+分子离子的[1+1]双光子激光解离动力学.借助其1~4∑_(u,3/2)~-态为中间态使~(79)Br_2~+共振吸收两个光子至4～5 eV区域的高激发态并发生解离.利用离子速度成像技术获得了光解产物~(79)Br~+的二维速度分布和平动能释放谱.通过平动能释放谱确定了不同解离能量处量子态分辨的解离产物通道分支比.光碎片产物的角分布表明~(79)Br_2~+分子离子的双光子解离是1~4∑_(u,3/2)~-态的△Ω=0平行跃迁至一个Ω=3/2高解离态发生的.由于分子激发态中的强自旋-轨道耦合作用,高激发的四重态很可能参与到实验观测的光解过程.     

极紫外光源及高荷态离子诱导下甲烷的脱氢通道碎裂机制

CH₄广泛存在于行星大气之中,研究CH₄的解离动力学对了解宇宙中气体演化的过程具有重要的价值.目前,CH₄²⁺ →CH₃⁺+H⁺碎裂通道已被大量研究,但针对该通道的解离机制的解释尚存在一定争议.本实验利用高分辨反应显微成像谱仪,开展了25—44 eV的极紫外(extreme ultraviolet, XUV)光电离实验及1 MeV Ne⁸⁺与CH₄的碰撞实验.通过符合测量得到了CH₃⁺和H⁺两种离子的动能,重构了两体解离的动能释放(kinetic energy release, KER),并研究了CH₄²⁺解离产生CH₃⁺+H⁺解离路径下的碎裂动力学过程.在光电离实验中,观测到KER谱上存在4.75 eV和6.09 e...     

类镍Au~(51+)离子电子碰撞激发特性的研究

利用全相对论扭曲波方法和研究电子碰撞激发过程的计算程序REIE06系统计算了类镍Au~(51+)离子从基态(3s~23p~63d~(10))n=3壳层3 l(l=s、p、d)电子激发到4 l、5 l(l=s、p、d、f)的碰撞激发强度和截面,研究了在不同入射电子能量下截面的变化规律,通过对类镍Au51+离子涉及X射线激光跃迁的相关能级电子碰撞激发速率的计算,分析了等离子体中电子温度对碰撞过程的影响.部分计算结果与其它理论及实验结果进行了比较,取得了很好的一致性.     

惰性气体氦、氖、氩原子与氢(氘、氚)分子碰撞截面的理论计算

原子分子相互作用在许多物理过程中都十分重要.原子分子碰撞过程中转动激发截面的研究是确定原子与分子间相互作用的理想方法,许多理论和实验工作者在这方面做了大量工作,并得到理论和实验数据.本文用密耦近似计算了惰性气体He、Ne、Kr与h2、D2、T2碰撞的弹性和转动激发截面,原子入射能量分别为0.05 eV、0.15eV、0.20eV和0.25eV.     

C+离子内壳激发共振态1s2s(3S)2p3的Auger能量和Auger分支率

利用精确的鞍点变分波函数和鞍点复数转动方法,计算了C+离子五电子原子系统内壳激发共振态1s2s(3S)2p3 2,4Po, 2,4Do 的俄歇能量和俄歇分支率,考察了俄歇跃迁的收敛性,对300-keV C+离子和CH4气体碰撞实验产生的高分辨率俄歇电子谱进行了标定,并指出这些类硼C+离子的内壳激发共振态对253-273eV范围的实验谱线有重要贡献. 本文计算结果与实验数据符合得很好.     

甲胺分子的同步辐射光电离解离质谱

在超声射流冷却条件下,利用同步辐射光源,结合飞行时间质谱对CH3NH2分子在60—140nm波长范围内的光电离解离进行了研究.主要动力学过程为母体离子的解离过程.CH2NH2+和CH3+由CH3NH2+在高能量时解离生成,而CH2NH2+的1,1脱H2过程则产生其他离子.CH3NH2分子的电离势(IP)为916±001eV,和分子轨道能量计算的理论值符合得非常好,并获得CH3NH2+和CH2NH2+的生成热分别为860±05kJmol和7541kJmol. 关键词： 同步辐射光电离 飞行时间质谱 电离势 生成热     

高离化态类镍离子电子碰撞激发过程的相对论扭曲波理论研究

利用相对论扭曲波方法和新发展的研究电子碰撞激发过程的计算程序REIE06,系统计算了电子碰撞激发高离化态类镍Gd³⁶⁺和Rn⁵⁸⁺—U⁶⁴⁺(Z=86—92)离子从基态到4l(l=s,p,d,f)次壳层精细结构能级的碰撞强度和截面.研究了随等电子系列变化时,从基态到与X射线激光有关的3d⁹4p和3d⁹4d激发态能级的电子碰撞激发截面随Z的变化,讨论了强的组态相互作用对高离化态类镍离子截面的影响.通过对Gd³⁶⁺离子涉及X射线激光跃迁的相关能级电子碰撞激发速率系数的计算,分析了等离子体中电子温度对碰撞过程的影响.同时,目前部分计算结果与以往的理论结果进行了比较,得到了很好的一致性. 关键词： 电子碰撞激发 相对论扭曲波方法 高离化态类镍离子     

15eV的质子与羟基碰撞的动力学

采用含时密度泛函理论和分子动力学非绝热自洽耦合的方法,全微观研究沿垂直羟基分子轴向入射初动能为15 eV的质子与羟基碰撞过程的电子-离子关联动力学.计算质子和羟基动能、碰撞后羟基电子和离子的运动状态及系统电子密度的实时分布.结果表明:质子与羟基碰撞后俘获羟基的一部分电子被反弹并损失26.7%的初始动能而羟基动能增加.碰撞后丢失1%电子的羟基在保持碰撞前收缩振动的同时向计算边界平动并以93%的中性和7%的+1价的几率存在.     

双色圆偏振飞秒脉冲驱动CO分子不对称解离

利用反旋圆偏振双色飞秒激光脉冲,结合电子-离子三维动量符合测量,实验研究了CO分子的单电离和双电离解离过程.在激光偏振平面内观测到碳离子C~+三叶草状的不对称动量分布.通过调节双色场中基频光和倍频光的相对相位,可以控制C~+的出射方向,实现CO分子的二维不对称解离.     

弱电离大气等离子体电子碰撞能量损失的理论研究

在前期计算电子能量分布函数的基础上, 求出弱电离大气等离子体中各碰撞反应过程的电子能量损失. 由于在弹性碰撞中电子-重粒子能量交换很少, 同时氮气、氧气分子又有很多能量阈值较低的转动、振动能级存在, 因此在大气等离子体中弹性碰撞电子能量损失所占份额很小(直流电场下小于6%). 研究发现, 弱电离大气等离子体中在不同能量区间占主导的能量损失过程不同. 随着有效电子温度(或约化场强)增加, 占主导的电子能量损失过程依次为转动激发、振动激发、电子态激发、碰撞电离、加速电离产生的二次电子. 在约化场强E/N=1350 Td (或有效电子温度为14 eV)附近, 平均电离一个电子所需的能量最小, 约为57 eV. 因此可以根据不同的需求调节电场强度, 从而达到较高的能量利用率. 关键词： 弱电离大气等离子体 碰撞反应过程 电子能量损失