在193 nm关于Si2分子的离子解离动力学的成像研究

在193 nm的单色激光实验中,本文利用时间切片离子速度成像技术,研究了经193 nm双光子电离得到的Si₂⁺的解离反应动力学过程. 根据实验得到的Si⁺离子的速度成像,观测到了两种离子直接解离通道：Si(³P_g)+Si⁺(²P_u)和Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u). 电子基态的Si₂分子处于v=0∽5的振动态上,其经过双光子电离后激发到Si₂⁺离子的多个电子激发态势能面,生成主要通道Si(³P_g)+Si⁺(²P_u),其中v=1的解离信号最强. 此外,由于势能曲线2²Π_g与3²Π_g相同对称性引起的避免性势能面交叉,生成次要反应通道Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u). 通道Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u)的产物亦可以由生成的基态Si₂⁺(X⁴Σ_g^-)吸收一个193 nm光子后解离得到,其对应产物则具有更大的动能.     

飞秒时间分辨离子成像研究NO_2分子通道分辨超快解离动力学（英文）

本文利用飞秒激光泵浦-探测质谱和离子成像研究了NO_2分子的超快解离动力学.结果表明NO~+离子的动能释放包含两个部分,分别对应的能量是0.05和0.25 eV,并且指认了它们叫能的解离通道.NO~+离子通道分辨的瞬态测量提供了区分超快解离路径贡献的方法,不同动能释放的离子信号变化曲线可以通过双e指数函数进行拟合.其中衰减时间为0.25 ps的快速变化部分产生于里德堡态的演化.变化较慢的信号部分是山两个竞争的通道产生的,其中一个通道是吸收一个400 nm光子到A~2B_2激发态,它的衰减寿命是30 ps;另一个慢的通道是吸收三个400 nm光子到一个价电子类型的里德堡态,它的衰减寿命是短于7.2 ps.通道和时间分辨的实验测量对于区分分子复杂的超快解离动力学具有非常大的潜力.     

CS分子在207 nm的光解动力学研究：S(1D2)+CO(X1Σ+)产物通道

利用直流时间切片离子成像技术对OCS分子在紫外波段207 nm的光解产物S(¹D₂)进行了偏振实验研究. 通过在两种不同的共振增强多光子电离中间态,¹F₃和¹P₁, 以及四种不同的泵浦-探测激光偏振几何构型下探测了光碎片S(¹D₂)的角动量极化特性. 使用分子坐标系极化模型和实验室坐标系各向异性模型提取和分析出对应产物CO(X¹Σ⁺)的角分布.观测到的总平动能释放谱表明解离过程存在三种解离通道,分别对应于低、中、高平动能解离通道. 低、中平动能通道的来源与光解波长在较长波长下得到的双峰分布来源一致. 高平动能通道是一种新的解离通道,它来自于单重排斥态A(2¹A'')的直接解离.     

乙醛光解动力学的离子速度成像

利用时间切片离子速度成像技术在275～321 nm能量范围内重新研究了乙醛自由基通道CH₃+HCO的光解动力学. 通过共振增强多光子电离的方法探测甲基碎片. 对甲基的伞形振动基态和激发态(v₂=0和1)进行了影像探测. 乙醛通过T₁电子态系间窜越到S₁电子态的解离产物具有很高的动能释放和很低的内能激发,碎片的振动能和转动能随激发能量的增加而增加. 乙醛T₁电子态的势垒高度经测量高于基电子态3.881±0.006 eV.     

超快强激光驱动的原子分子电离

强场电离是超快强激光与物质相互作用时发生的基本物理过程。强场驱动原子分子的电离电子动力学过程发生在一个光学振荡周期以内,是在阿秒时间尺度上研究电子超快动力学的典范。不仅如此,强场驱动下的超短电子束还为探测原子分子的结构及其超快动力学提供了重要的技术手段。文章首先简要阐述了超快强光场中原子分子电离的基本物理图像,在此基础上,介绍了近年来基于强场电离电子开展的超快过程研究的几个例子,最后简要讨论了强场电离研究的未来可能发展方向。     

使用时间切片离子速度成像技术研究CF2Cl2光解动力学

本文使用时间切片离子速度成像技术结合共振增强多光子电离技术研究了CF₂Cl₂分子在235 nm附近的光解动力学. 通过测量CF₂Cl₂分子在235 nm附近单光子解离产生的氯原子影像,直接得到了解离产物的速度分布和角分布. 激发态氯原子的速度分布包含高动能组分和低动能组分,分别对应³Q₀电子态的直接解离和由于内转换引起的基态预解离. 基态氯原子的速度分布也包含高动能组分和低动能组分,分别对应³Q₀与¹Q₁电子态的预解离和由于内转换引起的基态预解离. 自由基解离通道被确认,二次解离通道和三体解离通道被排除.     

利用离子-中性光解碎片符合成像研究离子光解动力学

本文对最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪进行升级,实现了探测离子光解反应的离子产物和中性产物速度影像的符合探测. 实验上利用自制的低温圆柱形离子阱对制备的离子样品进行富集和冷却. 从离子阱中引出的离子束准直后进入一组电势切换电极和离子速度聚焦成像系统开展激光光解实验. 利用一组新设计的离子引出、加速和聚焦电场,离子束可以被加速至4500 eV以上,使中性解离产物获得足够的平动能而被位置灵敏的影像探测器直接探测. 本文利用Ar₂⁺离子的355 nm光解反应对升级后的装置进行测试. 结果表明,光解产生的中性Ar原子和Ar⁺离子产物的速度影像分辨率分别为Δv/v≈4.6%和1.5%.     

飞秒激光与超快现象(Ⅱ)

文章介绍超快现象研究的新进展，其中在飞秒相干光谱学、强场物理和超快光电子技术等领域的迅速进展，向人们展示了超快现象的真实世界．     

飞秒激光脉冲作用熔石英的超快传热动力学研究

飞秒激光具有超短脉冲宽度、超高峰值功率的特点,飞秒激光与物质作用表现出的非线性吸收和低热扩散特性,使其在高精密微纳器件加工中有着重要的应用前景。建立了针对飞秒激光脉冲与熔石英作用的瞬态光电离以及非平衡传热的超快动力学模型。通过数值求解该模型获得了飞秒激光单脉冲作用熔石英的载流子密度和非平衡电子与声子温度的时空演化;得到了在非平衡态条件下,电声耦合时间随激光能量密度、脉冲宽度的近线性调控规律。进一步研究得到了瞬态电子热导、热容、电声耦合系数的变化规律,并对上述模拟现象进行了分析和探讨。     

N-乙基吡咯S1态超快动力学：飞秒时间分辨光电子成像研究

N-乙基吡咯是吡咯分子的一个乙基取代衍生物,它的激发态衰变动力学目前为止很少被研究. 本文利用飞秒时间分辨光电子成像的实验方法研究N-乙基吡咯分子S₁态的衰变动力学. 实验采用241.9和237.7 nm的泵浦激发波长. 在241.9 nm激发下,得到5.0±0.7 ps,66.4±15.6 ps和1.3±0.1 ns三个寿命常数. 在237.7 nm激发下,得到2.1±0.1 ps和13.1±1.2 ps两个寿命常数. 所有寿命常数都归属为S₁态的振动态. 本文并对不同S₁振动态的弛豫机理进行了讨论.     

Br2+分子离子[1+1]双光子解离动力学

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⁷⁹Br₂⁺分子离子的[1+1]双光子激光解离动力学. 借助其1⁴Σ^-_u,3/2态为中间态使⁷⁹Br₂⁺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⁷⁹Br⁺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⁷⁹Br₂⁺分子离子的双光子解离是1⁴Σ^-_u,3/2态的ΔΩ=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.     

利用可见-近红外-中红外超快光谱揭示离子交换法制备的少层MoS2中缺陷介导的载流子动力学

本文结合可见-近红外-中红外瞬态吸收光谱技术对离子交换法制备的少层MoS₂中缺陷介导的载流子动力学进行了详细的解析. 在近红外瞬态吸收光谱中观察到的宽带漂白信号表明少层MoS₂纳米片带隙中分布着大量的缺陷态. 实验结果明确揭示了载流子被缺陷态的快速捕获以及进一步的复合过程,证明带隙中的缺陷态对MoS₂光生载流子动力学过程起着至关重要的作用. 在中红外瞬态吸收光谱中观察到的正信号到负信号的转变进一步证实了在导带下小于0.24 eV处存在被载流子占据的缺陷态. 这些在少层MoS₂纳米片中存在的缺陷态可以作为有效的载流子捕获中心来辅助光生载流子在皮秒时间尺度内完成非辐射复合过程.     

应用阈值光电子-光离子符合成像研究能态选择的离子解离动力学

阈值光电子-光离子符合测量是制备和分析能态选择离子性质的高效实验方法.本文回顾了这一技术与合肥同步辐射真空紫外光电离相结合的近期应用,特别是在离子基本参数测量和解离动力学中的研究.通过对电子和符合离子的同步速度聚焦测量,带电粒子的收集效率、电子能量分辨和离子平动能分辨率都得到了大幅提高,通过对特定能态离子解离碎片平动能和角度分布的直接测量,研究了各种非绝热效应,如椎间贯穿、内转换等,在解离过程中的重要作用.此外,在此基础上质量选择的阈值光电子能谱在复杂体系的同分异构体甄别方面也展示出超乎寻常的优势.     

OCS在217 nm的光解动力学研究

The S(¹D₂)+CO(X¹Σ⁺) product channel from photodissociation of OCS at 217 nm has been measured using the DC slice velocity map imaging (VMI) technique in combination with resonance enhanced multiphoton ionization (REMPI). Two diflerent REMPI intermediate states (¹F₃ and ¹P₁) and several pump-probe laser polarization geometries are used to detect the angular momentum polarization of the photofragmented S(¹D₂). The molecular- frame polarization parameters, as well as the laboratory-frame anisotropy parameters, for individual rotational states of co-fragment CO, are determined using two diflerent full quantum theories. The measured total kinetic energy release spectrum from photodissociation of OCS indicates two dissociation channels, corresponding to the fast and slow recoiling velocities of S(¹D₂), respectively. The slow channel is concluded to originate from an initial photoexcitation to the A(¹A'') state, followed by a non-adiabatic transition to the ground state. The fast channel is found to follow a coherent excitation to A(¹A'') and B(¹A'') states, where contributions of the two states are almost equal at 217 nm. The determined alignment and anisotropy parameters further indicate that the slow channel follows an incoherent excitation, while the fast channel follows a coherent excitation to A(¹A'') and B(¹A'') states with a phase di erence of π/2.     

新戊基溴和叔戊基溴在234 nm的光解动力学

使用离子速度成像技术研究了新戊基溴和叔戊基溴的234 nm光解动力学. 由于它们具有比正戊基溴更多的支链,因此不仅可以观测到C-Br键的直接断裂,还分别存在一个和两个由于弯曲振动模被激发引起的慢速解离通道,母体分子在C-Br键断裂之前就已经有大量的可资用能被用于激发弯曲振动模. 这些充分说明了新戊基溴和叔戊基溴在234 nm光解中C-Br键的断裂是由于伸缩振动和弯曲振动的耦合而产生的,而不单纯归咎于伸缩振动引起.     

Y+SO2反应动力学成像

本文利用时间切片离子速度成像技术、交叉分子束和激光溅射技术研究了高碰撞能下(36 kcal/mol)钇原子与二氧化硫分子的反应动力学. 利用多光子电离在482∽615 nm的波长范围内得到了产物YO的时间切片离子速度成像. YO的切片图像显示其较宽的速度分布和前-后向散射为主的角分布,其中前向散射信号明显强于后向散射. 这种空间分布暗示了该反应通过一个中间体进行,且中间体的寿命不超过一个转动周期. 中间体的形成意味着该氧化反应电子转移机理的发生.     

锐钛矿和金红石二氧化钛中光生载流子的超快动力学：电声相互作用研究

本文结合玻尔兹曼输运方程和电声散射速率计算研究锐钛矿和金红石二氧化钛中光生载流子的超快动力学过程. 其中,动力学模拟所需的结构参数均通过第一性原理计算获得. 结果表明,由于存在强Fr?hlich型电声耦合,纵光学声子模对两个晶相的能量弛豫过程均有十分显著的影响,但是两个晶相的弛豫机理却表现出明显的差异. 对于单条导带内的弛豫过程,锐钛矿和金红石的能量弛豫时间分别为24.0 fs和11.8 fs,前者约为后者的二倍. 这一差异来源于两个晶相中不同的电子扩散分布以及不同的声学模散射贡献. 对于涉及多条导带的弛豫过程,预测的锐钛矿和金红石的总体弛豫时间分别为47 fs和57 fs,其相对大小与单条导带的情况相反. 分析表明金红石相弛豫较慢是因为存在多个速率控制步骤. 这些发现为调控电子动力学以及设计高效的二氧化钛器件提供了有价值的信息.