D+DBr反应的态-态动力学研究

在0—2.0 eV的碰撞能范围内采用含时量子波包方法和二阶分裂算符传播子对初始量子态为(v_0=0,j_0=0)的D+DBr反应进行了态分辨理论水平上的动力学计算.计算了抽取反应通道D+DBr→Br+D_2和置换反应通道D'+DBr→D+D'Br的反应概率、积分截面、微分截面、产物的振动和转动分布以及速率常数等动力学性质,并与相应的理论和实验结果进行了比较.结果表明:计算的速率常数与实验结果十分符合.微分截面的结果表明:对于抽取反应,前向的剥离反应机制在反应过程中占据主导地位;对于置换反应,头碰头的反弹机制占据主导地位.     

反应物的振动对碰撞反应(He, HD+)积分截面的影响

采用准经典轨线方法[1,2]计算了碰撞能范围为0.6-1.2电子伏时反应He+HD+ (v=1,j=0, 1, 2, 3)→HeH++D和He+HD+ (v=1,j=0, 1, 2, 3)→HeD++H的积分截面。 通过跟有效的实验结果对比,发现计算结果略低于实验值,这可能是由于在计算中没有考虑量子效应而导致的。通过准经典轨线的计算结果与Tiwari等人的CS理论计算结果对比发现结果是基本相符合的,尤其是在几个碰撞能下几乎完全吻合。另外通过对比总结分析了 以及 势能面在不同的碰撞能以及不同的振转态下与CS理论计算的结果符合情况是的差异。同时重点分析了反应物的振转态对于反应的生成物以及积分截面的影响。     

反应物的振动对碰撞反应(He, HD+)积分截面的影响

采用准经典轨线方法[1,2]计算了碰撞能范围为0.6～1.2电子伏时反应He+HD+ (v=1,j=0,1,2,3)→HeH++D和He+HD+ (v=1,j=0,1,2,3)→HeD++H的积分截面.通过跟有效的实验结果对比,发现计算结果略低于实验值,这可能是由于在计算中没有考虑量子效应而导致的.通过准经典轨线的计算结果与Tiwari等人的CS理论计算结果对比发现结果是基本相符合的,尤其是在几个碰撞能下几乎完全吻合.另外通过对比总结分析了V16以及V112势能面在不同的碰撞能以及不同的振转态下与CS理论计算的结果符合情况是的差异.同时重点分析了反应物的振转态对于反应的生成物以及积分截面的影响.     

C3+与Ne碰撞过程纯电离绝对截面的测量和研究

介绍了离子-原子碰撞过程中双微分绝对截面的计算方法.利用符合技术测量了中能区C3++Ne碰撞系统的纯电离微分绝对截面.将实验结果与多体经典蒙特卡罗方法计算结果进行对比后发现,纯电离截面随入射能量变化的趋势基本一致,对理论与实验产生差异的原因作了分析.对多重电离的电离机制分析表明:高价态的反冲离子主要来自于俄歇贡献;随着入射能量的升高,电子-电子间的库仑作用也逐渐显现.此实验方法可以用于相同实验装置上的各种反应出射道的绝对截面测量,入射离子种类及入射离子能量范围将得到拓展.     

低能He2+-He反应中单电子俘获微分散射过程的实验研究

利用冷靶反冲离子动量谱仪装置系统研究了20-40 keV He2+-He碰撞体系的态选择单电子俘获过程,实验获得了单电子俘获过程的态选择截面以及角微分截面.在所研究的能区范围,电子俘获到L壳层的截面最大,为主要的反应道,这与分子库仑过垒模型的反应窗理论的预测一致.实验测量的态选择截面与原子轨道紧耦合的计算结果很好地符合,与光谱方法的测量结果存在一定的差别,主要原因是光谱方法不能测量完整的反应通道信息.实验结果表明,总角微分截面在小角度范围主要来源于电子俘获到基态的贡献,在大角度范围主要来自电子俘获到激发态的贡献;电子俘获到基态的和激发态的角微分截面均出现振荡结构,这种振荡来源于电子俘获反应中分子轨道之间的相干效应.实验测量的角微分截面与其他实验和紧耦合方法的计算结果进行了比较和分析.     

采用量子含时波包方法研究H/D+Li_2→LiH/LiD+Li反应

采用量子波包方法和二阶分裂算符方法对H/D+Li_2→LiH/LiD+Li反应在0.01到0.4 eV的碰撞能范围内进行了动力学计算.在态分辨的理论水平上计算了反应概率、积分截面、微分截面等动力学性质并与之前的理论结果进行了比较.结果表明:由于本文的计算中包含了总角动量J在体固定坐标轴上的所有投影所得,结果更加精确;此外,当H原子被重的同位素原子D取代,反应概率、积分截面增大,然而这并没有对反应机理产生大的影响.前后对称的微分截面表明插入反应机理在反应过程中占据主导地位.     

低能He2+-He反应中单电子俘获微分散射过程的实验研究

利用冷靶反冲离子动量谱仪装置系统研究了20—40 keV He²⁺-He碰撞体系的态选择单电子俘获过程,实验获得了单电子俘获过程的态选择截面以及角微分截面.在所研究的能区范围,电子俘获到L壳层的截面最大,为主要的反应道,这与分子库仑过垒模型的反应窗理论的预测一致.实验测量的态选择截面与原子轨道紧耦合的计算结果很好地符合,与光谱方法的测量结果存在一定的差别,主要原因是光谱方法不能测量完整的反应通道信息.实验结果表明,总角微分截面在小角度范围主要来源于电子俘获到基态的贡献,在大角度范围主要来自电子俘获到激发态的贡献;电子俘获到基态的和激发态的角微分截面均出现振荡结构,这种振荡来源于电子俘获反应中分子轨道之间的相干效应.实验测量的角微分截面与其他实验和紧耦合方法的计算结果进行了比较和分析. 关键词： 冷靶反冲离子动量谱仪 态选择电子俘获 态选择截面 角微分截面     

H+D2O→HD+OD反应的微分截面:一种全维态-态量子动力学计算

用含时波包方法计算得到H+D₂O→HD+OD反应的第一个初始基态,第一对称（100）和反对称（001）伸缩振动激发态的全维态-态微分截面.计算的三个初始态的微分截面在低碰撞能量下都是很强的后向散射.随着碰撞能量的增加,微分截面越来越宽,伴随着峰的位置逐渐向小角度移动,与标题反应是一个通过抽取机理的直接反应相一致.发现（100）和（001）态不只有几乎完全相同的积分截面,还有基本相同的微分截面-在相同的总能量下和基态反应也接近.反应产生的OD只有很小一部分在v=1态上,其分布几率和基态与振动激发态的相对几率相似,从而证实了Zare等人的实验结果和局域模式图像.另外让人意想不到的是,在相同的总能量下,伸缩激发抑制了产物HD的转动激发.     

0.5 eV时H++D2(v=0,j=0) 反应的微分、积分截面

基于ab initio势能面(KBNN PES)[1],用耦合通道超球坐标理论研究了碰撞能等于0.5 eV时H D2(v=0,j=0)的积分,微分截面.对于反应性碰撞,计算的积分截面表明由于深势阱的存在使得这一绝热反应产物的分布表现出一种近似的统计行为.计算的微分截面反映该体系存在着长寿命的中间络合物;对于非反应性碰撞(传能过程),平动—平动传能过程更有效,且其积分截面随着转动量子数的增大而显著减少.通过反应性碰撞和非反应性碰撞积分截面的比较,发现在低能碰撞情况,非反应性碰撞更容易进行.     

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     

Fe~(24+)离子双电子复合以及和H_2 碰撞的共振转移与激发X射线发射过程的研究

以准相对论Hartree-Fock理论为基础,对Fe~(24+)离子KLn(n=L,M,N,O,P)共振激发态可能辐射衰变通道的双电子复合过程的共振强度进行了系统的理论计算研究,计算了KLL共振激发态谱项能级电偶极允许跃迁的共振强度和截面,在此基础上,根据已有H_2分子的实验Compton轮廓,进一步计算了能量在300—800 MeV范围内,抛射体Fe~(24+)离子俘获H_2分子靶电子的KLn(n=L,M,N,O,P)共振电荷转移与激发X射线发射截面,计算结果与最新实验值或者其他理论计算结果做了对比分析,研究表明,对于Fe~(24+)离子KLn(n=L,M,N,O,P)的双激发态,Kα辐射衰变通道对双电子复合过程的共振强度贡献最大,是起主导性作用的重要通道,Kα辐射衰变X射线的波长范围λ为1.850—1.880A,而非Kα辐射衰变的波长范围λ为1.460—1.601 A,两者共振X射线的波长位置并不重叠。     

高能脉冲C~(6+)离子束激发Ni靶的K壳层X射线

精确测量离子与原子碰撞引起的靶原子内壳层电离截面,对研究原子内壳层过程以及建立合适的理论模型具有重要的意义.现有的实验数据和理论模型大都集中在中低能区,高能区由于受到实验条件的限制,几乎没有相关实验数据的报道,哪种理论更适合描述高能重离子入射的靶原子内壳层电离截面,还需要进行深入的实验研究.采用电子冷却存储环提供能量分别为165,300,350,430 MeV/u的C~(6+)离子束轰击Ni靶,测量Ni的K壳层X射线.分析了实验中探测到的Ni的K_β和K_α射线强度比,发现入射粒子能量的变化对该强度比影响不明显.分别应用两体碰撞近似(BEA)、平面波玻恩近似(PWBA)和ECPSSR理论对Ni的K壳层X射线的产生截面进行理论计算,并将理论结果与实验结果进行比较.     

Energy and rotation-dependent stereodynamics of H(~2S) + NH(a~1?) → H_2(X~1Σ_g~+) + N(~2D) reaction

Quasi-classical trajectory calculations are performed to study the stereodynamics of the H(~2S) + NH(a~1?) →H_2(X~1Σ_g~+) + N(~2D) reaction based on the first excited state NH_2(1~2A') potential energy surface reported by Li et al.[Li Y Q and Varandas A J C 2010 J. Phys. Chem. A 114 9644] for the first time. We observe the changes of differential cross-sections at different collision energies and different initial reagent rotational excitations. The influence of collision energy on the k–k' distribution can be attributed to a purely impulsive effect. Initial reagent rotational excitation transforms the reaction mechanism from insertion to abstraction. The effect of initial reagent rotational excitations on k–k' distribution can be explained by the rotational excitation enlarging the rotational rate of reagent NH in the entrance channel to reduce the probability of collision between incidence H atom and H atom of target molecular. We also investigate the changes of vector correlations and find that the rotational angular momentum vector j' of the product H_2 is not only aligned, but also oriented along the y axis. The alignment parameter, the disposal of total angular momentum and the reaction mechanism are all analyzed carefully to explain the polarization behavior of the product rotational angular moment.     

反应物分子初始振动激发对H+CH~+→C~++H_2反应的影响

在CH_2~+体系的电子基态势能面上运用准经典轨线方法,研究了当碰撞能E=500 me V时,反应物分子的振动激发对H(~2S)+CH~+(X~1Σ~+)→C+(~2P)+H_2(X1_gΣ~+)反应的反应概率、反应截面和立体动力学性质的影响.分别计算了两矢量相关k-j′的P(θ_r)分布,三矢量相关k-k′-j′的P(φr)分布以及反应产物的四个极化微分截面.结果表明,产物分子转动角动量不仅在Y轴方向有取向效应,还定于Y轴的正方向.并且发现,随着振动量子数的增加,对反应体系产物分布的影响就越明显.     

Differential cross sections for electron impact excitation of molecular hydrogen using the momentum-space multichannel optical method

In the present work, the momentum-space multichannel optical method is employed in four-state close-coupling calculations to study the electronic excitation of H_2 molecules by electron-impact. Particularly, differential cross sections for the X~1Σ_g~+→ b~3Σ_u~+, X~1Σ_g~+→ aΣ_g~+, and X~1Σ_g~+→ c~3Π_u transitions are reported. Comparison is made with the available experimental and theoretical results.     

Debye等离子体中高能H++H碰撞激发过程的研究

利用碰撞参数玻恩近似方法研究了Debye 等离子体环境中高能H⁺+H的碰撞激发过程, 研究了不同Debye 半径下氢原子1s → 2p 的激发耦合相互作用矩阵元、入射粒子能量为160 keV/u 的激发电子跃迁概率以及入射粒子能量范围为100–1000 keV/u 的碰撞激发截面. 结果表明: 随着屏蔽效应的增强, 激发截面减小. 根据激发截面的公式以及计算结果详细分析了引起激发截面减少的原因. 入射粒子与激发电子之间的屏蔽相互作用势和靶的电子结构(波函数和能级) 对激发截面都有很重要的影响. 关键词： 等离子体 碰撞参数玻恩近似方法 碰撞激发截面     

Ar-H2(D2, T2)碰撞体系的振转相互作用势及散射截面的理论计算

用量子力学从头算的耦合族CCSD(T)方法, 使用相关一致基组aug-cc-pV5Z并加3s3p2d1f1g高斯键函数计算了Ar原子与H₂分子的振转相互作用和电荷分布, 采用Boys和Bernardi提出的均衡法消除了基组重叠误差(BSSE). 然后用Tang-Toennies势能函数拟合得到Ar-H₂体系相互作用势的解析表达式. 在该相互作用势下, 用密耦方法计算了Ar原子入射能量为83 meV时, Ar-H₂(D₂, T₂)碰撞体系的散射截面. 计算Ar-D₂体系的微分截面与实验值比较符合很好. 计算结果及分析表明, 在长程吸引势的散射中, 色散能起主要作用; 在短程排斥势的散射中, 交换能起重要作用. 当碰撞参数在0.27 nm至0.47 nm的范围时, Ar-H₂(D₂, T₂)碰撞体系的径向偶极发生两次转向.     

Theoretical study of stereodynamics for the D'+DS(ν = 0,j = 0)→D'D+S abstraction reaction

Quasiclassical trajectory (QCT) calculations have been performed for the abstraction reaction, D' +DS(v = 0, j = 0)→D'D+S on a new LZHH potential energy surface (PES) of the adiabatic 3A' electronic state [Lü et al. 2012 J. Chem. Phys. 136 094308]. The collision energy effect on the integral cross section and product polarization are studied over a wide collision energy range from 0.1 to 2.0 eV. The cross sections calculated by the QCT procedure are in good accordance with previous quantum wave packet results. The three angular distribution functions, P(θ_r), P(φ_r), and P(θ_r,φ_r), together with the four commonly used polarization-dependent differential cross sections ((2π/σ)(ds₀₀/dω_t), (2π/σ)(ds₂₀/dω_t), (2π/σ)(ds₂₂₊/dω_t), (2π/σ)(ds_21-/dω_t)) are obtained to gain insight into the chemical stereodynamics of the title reaction. Influences of the collision energy on the product polarization are exhibited and discussed.     

共掺杂Ce~(3+)调控β-NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)纳米晶体的上转换荧光发射

在980 nm近红外光激发下,通过共掺杂Ce~(3+)离子调控六方相NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)纳米晶体的上转换荧光发射.实验结果表明,当掺杂Ce~(3+)离子浓度从0增加到12.0%时,Ho~(3+)离子的上转换荧光发射实现了由绿光向红光的转变,其红绿比提高了近24倍.根据Ho~(3+)离子的能级结构发现,Ho~(3+)离子的红光发射源自~5F_5能级到5I8能级的辐射跃迁,因此要增强红光发射,必须提高该能级粒子数布居.Ho~(3+)与Ce~(3+)离子之间相近的能级差促使它们之间产生了共振交叉弛豫,从而有效地提高了Ho~(3+)离子~5F_5能级的粒子数布居,增强了红光发射.同时对Ho~(3+)离子的上转换调控机理进行讨论,并借助不同的激发策略,进一步证实了Ho~(3+)与Ce~(3+)离子之间相互作用的发生.