AsH+离子的电子结构和跃迁性质

采用多参考组态相互作用方法计算了AsH⁺离子前3个离解极限所对应的8个电子态(X²Π,a⁴Σ^-,A²Σ^-,b⁴Π,B²Δ,C²Σ⁺,D²Π,2²Σ⁺)的电子结构.As原子选择了aug-cc-pwCV5Z-PP相对论赝势基组.在计算中考虑了Davidson修正,芯-价电子关联和自旋-轨道耦合效应.拟合得到了所有态的光谱常数,离解能越大的电子态,其谐振频率越大,平衡核间距越小.考虑自旋-轨道耦合效应后,由于避免交叉,B²Δ_3/2和B²Δ_5/2变为双势阱结构.最后预测了A²Σ^-→X²Π,a⁴Σ_1/2^-     

基于A2Π1/2←X2Σ1/2跃迁的CaH分子激光冷却光谱理论研究

冷分子是当下物理学的前沿领域和热点研究方向之一,早在2004年就有科学家提出将CaH分子作为激光冷却与磁光囚禁的候选分子.本文首先用三种方法(莫尔斯势法、闭合近似法和RKR反演法)计算CaH分子的弗兰克-康登因子,证实了CaH的X2Σ1/2态和A2Π1/2态之间具有高度对角化的弗兰克-康登因子矩阵.随后,采用有效哈密顿...     

LiCl~–阴离子的光谱性质和跃迁性质

采用多参考组态相互作用方法结合全电子基组计算了LiCl~-阴离子5个电子态(X~2Σ~+,A~2Π,B~2Σ~+,3~2Σ~+,2~2Π)的电子结构.为了得到精确的光谱常数,计算中考虑了Davidson修正、芯-价电子关联效应和自旋-轨道稱合效应.拟合得到各电子态的光谱常数、分子常数、自发辐射速率和自发辐射寿命.基态的光谱常数与实验值和其他理论值符合较好,同时报道了LiCl~-阴离子激发态的光谱常数以及其到基态的跃迁性质.计算结果表明A~2Π?X~2Σ~+跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子f₀₀,第一激发态A~2Π有较短的自发辐射寿命.构造A~2Π(v’)? X~2Σ~+(v)准循环跃迁进行激光冷却LiCl~-阴离子需要一束主激光和两束抽运激光.以上结果预测了激光冷却LiCl~-阴离子是可行的.     

考虑自旋-轨道耦合效应下SeH^-阴离子的光谱和跃迁性质

采用高精度的从头算方法研究了SeH阴离子的基态(X1∑+)和低激发(a3Π,A1Π,b3∑+,21∑+)的势能曲线、偶极矩和跃迁偶极矩.在计算中考虑了价-芯(CV)电子关联、Davidson修正、标量相对论修正和自旋-轨道耦合效应(SOC).考虑了SOC效应后,b3∑0-+和b3∑1+态变为了弱束缚态.计算得到a3Π1X1∑0++,a3Π0+■X1∑0++和A1Π1■X1∑0++跃迁具有很大的跃迁偶极矩.这三种跃迁都同时具有高对角分布的弗兰克-康登因子f00及振动分支比R00.计算得到了a3Π1,a3Π0和A1Π1激发态的自发辐射寿命都很短,能够实现对SeH-阴离子的快速激光冷却.A1Π1■X1∑0-+跃迁为三能级跃迁,中间态的存在对构建准闭合的循环能级的影响可以忽略.驱动a3Π1■X1∑0++,a3Π0+■X1∑0++和A1Π1■X1∑0++跃迁进行激光冷却SeH-阴离子的激光波长都在可见光范围内.本文的结果为以后激光冷却SeH-阴离子的实验提供了部分理论参考.     

AlH~+离子5个Λ-S态和10个?态的光谱性质以及激光冷却的理论研究

利用考虑Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI+Q)方法结合相关一致基组aug-ccpV6Z计算了AlH~+离子前两个离解极限对应的5个Λ-S态和10个?态的势能曲线.为了提高势能曲线的可靠性和精确性,计算中考虑了自旋轨道耦合效应、芯电子价电子相关和标量相对论修正以及将势能外推至完全基组极限.基于得到的势能曲线,获得了束缚和准束缚的4个Λ-S态和8个?态的光谱常数和振动能级,与已有的实验结果符合.计算了2(1/2)→X~2Σ_(1/2)~+和A~2Π_(3/2)→X~2Σ_(1/2)~+跃迁的跃迁偶极距.利用计算的精确的势能曲线和跃迁偶极矩,获得了2(1/2)~(第一势阱)(υ′=0, 1)→X~2Σ_(1/2)~+(υ′′)和A~2Π_(3/2)(υ′=0, 1)→X~2Σ_(1/2)~+(υ′′)跃迁的高度对角化分布的Franck-Condon因子(f_(00)和f_(11))和大的振动分支比;预测了2(1/2)~(第一势阱)(υ′=0, 1)和A~2Π_(3/2)(υ′=0, 1)态短的自发辐射寿命和窄的辐射宽度,这适合于AlH~+离子的快速激光致冷.所需的3束激光冷却波长都在紫外区域.这些结果表明了激光冷却AlH~+离子的可行性.此外,评估了自旋轨道耦合效应对光谱常数、振动能级和激光冷却AlH~+离子的影响.     

激光冷却OH分子的理论研究

采用高精度的多参考组态相互作用方法计算OH分子基态和第一激发态的势能曲线.为获得更精确的计算结果,在计算过程中考虑Davidson修正、标量相对论效应、核价相关效应和自旋轨道耦合效应.基于计算的Λ-S和?态的势能曲线,对一维径向薛定谔方程进行数值求解,得到各个电子态的光谱数据,与已报道的实验值和理论值相符合.获得OH分子的永久偶极矩、跃迁偶极矩、振动能级、Franck-Condon因子及辐射寿命,结果表明,A~2Σ~+→X~2Π跃迁具有高度对角化的Franck-Condon因子(0.9053)和短的辐射寿命(5.8363×10~(-7)s),符合激光冷却分子的条件.制定了激光冷却OH分子的具体方案,计算得到激光冷却跃迁A~2Σ~+→X~2Π所需的三束激光波长,主光束波长为307.1532 nm,两束重抽运激光波长为344.9163和349.7659 nm.计算结果为超冷OH分子的实验制备提供重要的理论依据.     

~6Li~(32)S双原子分子的光谱和辐射跃迁理论研究

在aug-cc-pV5Z/CASSCF/MRCI水平上讨论了~6Li~(32)S双原子分子的9个较低能量电子态(X~2∏,a~4△,B~2△,b~4△,A~2∑~+,C~2∏,F~2∑~-,E~2∑~+和D~2∏)的势能函数和光谱常数;其中基态平衡核间距、谐振频率、转动常数等均与实验值相符;b~4∏,C~2∏,D~2∏态的平衡核间距均超过了0.4 nm,并且离解能较小,不稳定.D~2∏态是离子对态,离解极限为Li~+(~1S_g)+S~-(~1S_g).预测了最低激发态A~2∑~+跃迁到基态X~2∏的电子跃迁偶极矩、爱因斯坦自发发射系数、弗兰克-康登因子和辐射寿命.     

激光冷却的新机制

采用适当方法将激光束作用于原子,使光子和原子间发生动量的共振式转移以减少原子动能,达到冷却原子的目的.关于这方面的原理以及冷原子在极高分辨率光谱学、原子时钟、碰撞、表面物理和集体量子效应等物理领域中的潜在应用价值,Wineland和 Itano曾于三年前撰文介绍,发表于 Physics Today(June　1987,p.34).当时激光冷却使温度降至几百个μK,但最近三年来技术上的改进使温度猛降至几个μK,这是原先的传统机制所不能解释的.而现在我们已经搞清楚造成这种甚低温度的新物理机制. 一、多普勒冷却:传统机制 多普勒冷却原理可以用处于弱激光驻…     

激光冷却KCl~–阴离子的理论研究

本文采用多组态相互作用方法计算了KCl~-阴离子前两个离解极限K(~2S_g)+Cl~-(~1S_g)和K(~2P_u)+Cl~-(~1S_g)所对应的3个电子态(X~2∑~+,A~2Ⅱ和B~2Σ~+)的电子结构.在计算中考虑了Davidson修正,核-价电子关联效应及自旋轨道耦合效应.预测了KCl~-阴离子的光谱常数和跃迁性质.计算得到(2)1/2(v')?(1)1/2(v")和(1)3/2(v')?(1)1/2(v")跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子,分别为0.8816和0.8808;并且(2)1/2和(1)3/2激发态的自发辐射寿命分别为45.7和45.5 ns.分别利用(2)1/2(v')?(1)1/2(v")和(1)3/2(v')?(1)1/2(v")跃迁构建了准闭合的能级系统,冷却KCl~-阴离子所需的主激光波长分别为1065.77和1064.24 nm.同时预测了激光冷却KCl~-阴离子能达到的多普勒温度和反冲温度.计算结果为进一步激光冷却KCl~-阴离子的实验提供了理论参数.     

SbS电子基态及激发态势能曲线和振动能级的理论研究

运用多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法,对硫化锑(SbS)能量最低的3个?-S离解极限的所有电子态以及考虑自旋-轨道耦合效应后分裂所得的Ω态进行了计算.得到27个?-S电子态及能量最低的12个Ω态的电子结构、光谱常数和振动能级等信息. Sb原子和S原子能级的计算值与实验值相符很好.分析表明自旋-轨道耦合效应对光谱常数与振动能级的影响总体上并不显著.对X(3/2)→X(1/2), 2(1/2)→X(1/2), 4(1/2)→X(1/2), 5(1/2)→X(1/2)及6(1/2)→X(1/2)跃迁的振动光谱进行了模拟与分析,其中X(3/2)→X(1/2)谱带位于中红外波段,其他谱带均位于可见光波段.此外,对氮族元素硫化物的电子态进行了验证计算,计算结果与已有实验结果吻合较好,体现了同族元素代换后相关物性的渐变规律性.     

一氟化碳电子态的光谱性质和预解离机理的理论研究

采用考虑Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI+Q)方法结合相关一致基组aug-cc-pV5Z和aug-cc-pV6Z首次计算了一氟化碳(CF)11个Λ-S 态(X²Π , a⁴Σ^-, A²Σ⁺, B²Δ, 1⁴Π, 1²Σ^-, 2⁴Π, 1^{4}Δ , 1⁴Σ⁺, 2²Σ^-和2⁴Σ^-) 所产生的25个Ω 态的势能曲线. 计算中考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正以及将参考能和相关能分别外推至完全基组极限. 基于得到的势能曲线, 获得了束缚和准束缚的Λ-S态和Ω 态的光谱常数, 与已有的实验结果非常符合. 分析了束缚和准束缚的Λ-S态在各自平衡核间距R_e处的主要电子组态. 由于1⁴Π 和2⁴Π态的避免交叉, 发现准束缚态2⁴Π. 由Λ-S态势能曲线的交叉现象, 借助于计算的旋轨耦合矩阵元, 分析了a⁴Σ^-和B²Δ 态的预解离机理. 计算了25个Ω 态的离解关系, 给出了它们的离解极限. 最后研究了A²Σ⁺-X²Π 跃迁特性, 本文计算得到的A²Σ⁺-X²Π跃迁的Frank-Condon 因子和辐射寿命与已有实验值也符合得非常好.     

icMRCI+Q理论研究BF~+离子电子态的光谱性质和预解离机理

采用考虑Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI+Q)方法,结合相关一致基组aug-ccpV5Z和aug-cc-pV6Z,计算了BF+离子前两个离解极限B~+(~1S_g)+(~2P_u)和B+(~3P_u)+F(~2P_u)对应的14个Λ-S态(X~2Σ~+,1~2Π,2~2Π,2~2Σ~+,1~4Σ~+,1~4△,1~4Σ~-,1~2△,1~2Σ~-,3~2Σ~+,1~4Π,2~4Π,2~4Σ~+和3~2Π)和30个Ω态的势能曲线.在势能曲线的计算中,考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正以及将参考能和相关能分别外推至完全基组极限.基于得到的势能曲线,获得了束缚和准束缚的12个A-S态和28个Ω态的光谱常数,并且X~2Σ~+态的光谱常数与已有的实验结果符合.此外,计算了BF分子X~1Σ~+态到BF+离子X~2Σ~+,1~2Π和2~2Σ~+态的垂直电离势和绝热电离势,并且BF~+(X~2Σ~+)←BF(X~1Σ~+)的垂直电离势和绝热电离势与相应的实验结果非常符合.由X~2Σ~+,2~2Π,1~4Σ~+,3~2Σ~+和3~2Π态和其他的激发A-S态势能曲线的交叉现象,借助于计算的旋轨耦合矩阵元,首次分析了X~2Σ~+和3~2Π态的预解离机理以及2~2Π(v′≥9),1~4Σ~+(v′≥4)和3~2Σ~+(v′≥4)的振动能级受到其他电子态的微扰.计算了30个Ω态离解极限处的相对能量,并且与实验结果十分符合.最后计算了2~2Π(v′=0—9)—X~2Σ~+,2~2Σ~+(v′=0—2)—X~2Σ~+,(3)1/2—(1)1/2~(势阱一)和(2)3/2(v′=0—9)—(1)1/2~(势阱一)跃迁的Franck-Condon因子、爱因斯坦自发辐射系数和辐射寿命.     

icMRCI+Q理论研究CF离子12个-S态和23个?态的光谱性质

采用考虑Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI+Q)方法结合相关一致基组aug-ccpV5Z和aug-cc-pV6Z计算了CF~+离子第一离解极限C~+(~2p_u)+F(~2P_u)对应的12个∧-S态(X~l∑~+,a~3∏,1~3∑~+,1~3Δ,1~1∑~-,1~1∑~-,1~3∑~-,2~1∑~+,1~1∏,2~3∏,2~1∏和2~3∑~+)所产生的23个Ω态的势能曲线.计算中考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正以及将参考能和相关能分别外推至完全基组极限.基于得到的势能曲线,获得了束缚和准束缚的9个∧-S态和16个Ω态的光谱常数,并且X~1∑~+,a~3∏~(势阱一)∧-S态的光谱常数与已有的实验结果非常符合.此外,计算了CF自由基X~2∏态到CF~+离子束缚和准束缚的9个∧-S态的垂直电离势和绝热电离势,并且CF~+(X~1∑~+)←CF(X~2∏)和CF~+(a~3∏(势阱一))←CF(X~2∏)的垂直电离势和绝热电离势与相应的实验结果也非常符合.由a~3∏,1~1∏态和其他激发∧-S态势能曲线的交叉现象,借助于计算的旋轨耦合矩阵元,分析了a~3∏~(势阱一),1~1∏~(势阱一)和2~1∑~+态的预解离机理.计算的23个Ω态离解极限处的相对能量与实验结果十分吻合.最后计算了(2)0+~(势阱一)(v'=0-5),(1)1~(势阱一)(v'=0-5)和(2)1~(势阱一)(v'=0)到X0~+态跃迁的Franck-Condon因子和辐射寿命.     

Theoretical study on the transition properties of AlF

Potential energy curves of the X$^{1}\Sigma ^{+}$ and A$^{1}\Pi $ states of the AlF molecule are studied through the combination of the multi-reference configuration interaction (MRCI) approach and Davidson corrections (MRCI$+$Q). The AWCV5Z basis set is employed in the calculations. The transition dipole moments (TDMs) of the A$^{1}\Pi \leftrightarrow {\rm X}^{1}\Sigma^{+}$ transition are explored based on the AWCV5Z basis set and (4, 2, 2, 0) active space. The Schrödinger equation is solved via the LEVEL 8.2 program, and the vibrational levels and rotational constants of the X$^{1}\Sigma^{+}$ and A$^{1}\Pi $ states are calculated. It is shown that the AlF molecule has high diagonal Franck-Condon factors ($f_{00}=0.9949$ and $f_{11}=0.9854$) and large Einstein coefficients for the transition of A$^{1}\Pi {(\nu }'=0)\leftrightarrow {\rm X}^{1}\Sigma^{+}{\rm (\nu }'=0)$. In addition, the radiative lifetimes of the vibrational levels are close to 10$^{-9}$ s for the A$^{1}\Pi $ state. The line intensities of the A$^{1}\Pi {\rm (\nu }'=4-15)\leftrightarrow {\rm X}^{1}\Sigma^{+}{\rm (\nu }'=0)$ transitions are also calculated. The calculated TDMs and transition probabilities in this work are credible and provide some guidance for the study of similar transitions, particularly for exploring interstellar space.     

BH~+离子基态及激发态的势能曲线和跃迁性质的研究

利用高精度的多组态相互作用及Davidson修正方法 (MRCI+Q),采用ACV5Z-DK全电子基组计算了BH~+离子的前4个离解通道B~+(~1S_g)+H(~2S_g),B~+(~3Pu)+H(~2S_g),B(~2P_u)+H~+(~1Sg)和B~+(~1Pu)+H(~2Sg)的9个Λ—S态的势能曲线.X~2Σ~+,A~2Π和B~2Σ~+态的光谱常数和已有实验值符合得很好,其中b~4Σ~+,3~2Σ~+,3~2Π和4~2Σ~+态的光谱常数为首次报道,3~2Π和4~2Σ~+态具有双势阱结构.预测了A~2Π和B~2Σ~+态的辐射寿命:τ(A~2Π)=239.2 ns和τ(B~2Σ~+)=431.2 ns.最后在考虑自旋轨道耦合效应下讨论了B~2Σ~+与A~2Π态的势能曲线的相交对激光冷却BH~+离子的影响.     

Preliminary frequency measurement of the electric quadrupole transition in a single laser-cooled 40Ca+ ion

The trapping and laser cooling of ⁴⁰Ca⁺ ion on the way toward optical frequency standards have been developed. A single ⁴⁰Ca⁺ ion is trapped in the miniature Paul trap and laser cooled by two frequency-stabilized diode lasers. A commercial Ti:Sapphire laser system at 729 nm is referenced to a high-finesse cavity to meet the requirements of ultra narrow linewidth of the 4s²S_1/2-3d²D_5/2 electric quadrupole transition. Its center frequency is preliminarily measured to be 411 042 129 686.1 (2.6) kHz. The attempt to finally lock the 729-nm laser system to atomic transition is made. Further work to improve the accuracy of measurement and the stabilization of system locking is in consideration and preparation.