可激发气体分子声弛豫过程振动模式能量转移速率计算

研究可激发气体中振动模式能量转移速率和声弛豫过程形成的关系,将单一气体Tanczos弛豫方程理论[J.Chem.Phys.25,439(1956)]扩展应用于混合气体中振动模式的振动-振动(V-V)和振动-平动(V-T)能量转移速率的计算。在室温下CO₂,CH₄,CL₂,N₂和O₂组成的多种混合气体中,振动模式能量转移速率的计算结果表明:对于多个振动模式所形成的声复合弛豫过程,各振动模式的声激发能可由V-V能量转移相互耦合后传递给具有最快V-T转移速率的最低振动频率振动模式,再通过该振动模式的V-T转移退激发形成主弛豫过程。这种选择最快转移路径的声激发量弛豫方式,造成了大多数可激发气体中声弛豫吸收谱的实测数据只存在一个吸收峰的现象。从而提供了一个可通过计算微观振动能量转移速率分析混合气体声弛豫过程形成机理的理论模型。      

K(5P)与H2的反应碰撞和电子-振动能量转移

K(5P)与H2反应生成KH(v′′=0-3)振动态,测量了各振动态的转动分布,转动玻尔兹曼温度为455K,而振动温度为1604K,这个接近池温的转动温度和很高的振动温度是共线碰撞机制的有力证据.利用高分辨率瞬时吸收技术得到各振动能级上转动态的布居分布,从而得到反应碰撞转移速率系数,对于v′′=0、1、2、3,分布别为(3.45±0.86)×10-13、(1.35±0.34)×10-13、(6.28±1.57)×10-14和(2.35±0.59)×10-14cm3s-1. 同时研究了K(5P)-H2的电子-振动能量转移,利用相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）探测H2的振动态分布.扫描CARS谱发现v=1、2、3上有布居. 由CARS峰值得到H2（0,1）、（1,1）、（2,1）、（3,1）和（3,3）布居之比. H2(0,1)布居由450K的转动分布得到,因而得到（1,1）、（2,1）、（3,1）和（3,3）态的布居,从而获得K(5P)-H2(1,1)、（2,1）、（3,1）和（3,3）的电子-振转速率系数分别是（1.1±0.3）×10-13、（9.3±2.5）×10-14、（4.2±1.1）×10-14和（3.8±1.0）×10-14cm3s-1.     

振动激发KH与CO_2碰撞中能量的时间分辨分布

K(5P)与H2反应产生KH(Х1Σ+)的ν″=0~3振动能级,泛频激发KH至ν″=17高位振动态。通过测定KH(ν″=17,3)与CO2碰撞过程中振动能的时间分辨分布(即Tν的变化过程),研究了高低振动态碰撞传能的不同特点。对于KH(ν″=17),振动温度Tν的变化分为三个阶段:第一阶段(0~5μs)Tν迅速下降,能量应主要转移至CO2(0001)振动态或(0000)高位转动态;第二阶段(5~20μs)Tν仅稍有下降,向CO2振动态及高位转动态的能量转移已结束;第三阶段(20μs后)Tν虽然缓慢但明显下降,表明向CO2低转动态及平动能的转移加速。对于KH(ν″=3),Tν的变化只分为两个阶段:第一阶段(0~10μs)的共振V-R过程迅速降低了振动温度;第二阶段(10~80μs)Tν有一个缓慢下倾,只能转移到很低的转动态和小的平动能。这些结果表明了振动激发态分子与基态分子碰撞中仅用单一速率系数不能正确揭示复杂平衡过程的本质,不同的阶段应该用不同的速率系数来描述。利用瞬时吸收技术得到CO2(0000)和(0001)的原生态转动布居分布,通过速率方程分析,得到平衡过程中不同阶段的速率系数。     

卫星振动对星间光码分多址系统性能的影响

卫星振动是影响星间光CDMA通信系统性能的一个重要因素.考虑多用户干扰、背景光噪音、热噪音、接收机噪音和卫星振动,给出了基于PPM信号格式的星间二维光CDMA通信系统的系统模型.采用数值分析的方法,详细分析了卫星振动对该系统误码率性能的影响.结果表明,码速率、通信波长和卫星振动都会影响星间二维光CDMA通信系统的误码率性能.当卫星振动标准偏差σ≤4×10－7时,卫星振动对系统误码率性能的影响较小;当卫星振动标准偏差σ≥1.2×10－6,卫星振动对系统误码率性能的影响很大,得到的误码率难以满足系统的通信要求,需要采用卫星振动抑制或补偿等技术提高星间二维光CDMA通信系统的误码率性能.     

利用真空紫外脉冲场电离-光电子方法研究三氯乙烯阳离子振动光谱

在 76 4 0 0～ 796 5 0cm-1的能量范围内测量了三氯乙烯的真空紫外脉冲场电离 光电子 (VUV PFI PE)谱 .根据量子化学理论计算的频率以及Franck Condon因子 ,对VUV PFI PE谱的振动谱带进行了标定 ,确认了11个三氯乙烯阳离子的振动频率 ,分别为 :ν1+ =14 8cm-1,ν2 + =180cm-1,ν3 + =2 86cm-1,ν4+ =4 0 2cm-1,ν5+=4 72cm-1,ν6+ =6 6 0cm-1,ν7+ =875cm-1,ν8+ =990cm-1,ν9+ =10 38cm-1,ν10 + =12 6 7cm-1,ν11+ =14 0 8cm-1.这些测量和新近用真空紫外 红外光诱导电离确定的ν12 + =30 73cm-1一起 ,提供了三氯乙烯阳离子电子基态的所有 12个振动频率的实验值 .通过对VUV PFI PE谱 (0 ,0 )跃迁带的光谱拟合 ,确定了三氯乙烯的电离能为(76 4 4 1.7± 2 .0 )cm-1((9.4 776± 0 .0 0 0 2 )eV) .     

K分子高激发振动能级 （V=46-61）与H分子间的碰撞能量转移

利用相干反斯托克斯拉曼光谱（CARS）探测技术,研究了K2的 （V=46-61）与H2间的电子-振转动能级的碰撞转移,扫描CARS谱确认了仅在H2的V=2,J=0,1,2及V=1,J=2能级上有布居,用n1,n2,n3,n4,分别表示(2,0) ,(2,1) ,(2,2) ,(1,2）上的粒子数密度,从CARS谱峰值得到n1／n4,n2／n4,n3／n4 分别为3.3±0.5,2.2±0.3,2.0±0.3,有88%粒子处在V=2能级上,而在V=1能级上有12%。转移能配置到振动,转动,平动的比例分别为0.53,0.01,0.46,能量主要分配在振动和平动上,在573K和5×103 Pa条件下,通过求解速率方程组和对时间分辨CARS线强度分析得到碰撞转移速率系数k12=(3.3±0.7) ×10-14 cm3s-1和k2=（1.4±0.3）×10-14cm3s-1。     

K分子高激发振动能级 （V=46-61）与H分子间的碰撞能量转移

利用相干反斯托克斯拉曼光谱（CARS）探测技术,研究了K2的 （V=46-61）与H2间的电子-振转动能级的碰撞转移,扫描CARS谱确认了仅在H2的V=2,J=0,1,2及V=1,J=2能级上有布居,用n1,n2,n3,n4,分别表示(2,0) ,(2,1) ,(2,2) ,(1,2）上的粒子数密度,从CARS谱峰值得到n1／n4,n2／n4,n3／n4 分别为3.3±0.5,2.2±0.3,2.0±0.3,有88%粒子处在V=2能级上,而在V=1能级上有12%。转移能配置到振动,转动,平动的比例分别为0.53,0.01,0.46,能量主要分配在振动和平动上,在573K和5×103 Pa条件下,通过求解速率方程组和对时间分辨CARS线强度分析得到碰撞转移速率系数k12=(3.3±0.7) ×10-14 cm3s-1和k2=（1.4±0.3）×10-14cm3s-1。     

微振动振幅的精密测量

本文给出一种微振动振幅的精密测量方法.此方法采用光拍相位检测、伺服锁定干涉仪光程差和窄带检测技术,大大提高了信噪比.微振动振幅检测灵敏度达2.2×10~(-2)(?)/Hz~(1/2)(2kHz信号).     

交叉分子束实验研究F+D2(v=1, j=0)反应

本文使用交叉分子束方法研究了氟原子和振动激发态氘分子D₂(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D₂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D₂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D₂的反应信号,相应的产物DF分子布居于v''=2,3,4,5振动态上. 与振动基态反应F+D₂(v=1,j=0)相比,振动激发态反应F+D₂(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.     

CO电子态振动强度分布的动量转移特性

利用高分辨快电子能量损失谱仪, 在入射能量2 500 eV,散射角0°～7°, 能量分辨50 meV条件下, 测量了CO在7～21 eV能量区间的能谱,获得了更宽动量转移范围内电子态A1Π、B1Σ+、C1Σ+与E1Π的振动强度分布的动量转移依赖关系,其中A1Π振动强度的分布与动量转移大小无关, 而其他三个跃迁振动强度的分布依赖于动量转移.     

碱金属氢化物部分电子态的完全振动能谱和离解能的精确研究

应用孙卫国等建立的代数方法和计算离解能的新公式,研究了双原子分子6LiH,7LiH及其同位素7LiD的C1∑ 电子态的完全振动能谱和理论离解能,获得了实验上所没有得到的高振动激发能级的正确数据.     

Vibrational Spectra and Potential Energy Surface for Electronic Ground State of Jet-Cooled Molecule S2O

The vibration states of transition molecule S₂O, including both bending and stretching vibrations, are studied in the framework of dynamical symmetry groups U₁(4)\otimes U₂(4). We get all the vibration spectra of S₂O by fitting 22 spectra data with 10 parameters. The fitting rms of the Hamiltonian is 2.12 cm^-1. With the parameters and Lie algebraic theory, we give the analytical expression of the potential energy surface, which helps us to calculate the dissociation energy and force constants of S₂O in the electronic ground state.     

双原子分子振动能级半量子化及量子理论的数值计算

利用半经典量子化理论和量子理论，分别采用Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ势和Ｍｏｒｓｅ势，对双原子分子的振动能级给予了较为详细的数值计算。并将所得结果与部分实验数据进行比较，峄双原子分子的振动能级作了较为详细的 讨论。     

Accurate studies on the full vibrational energy spectra and molecular dissociation energies for some electronic states of N<Subscript>2</Subscript> molecule

It is usually very difficult to directly obtain molecular dissociation energy D _e and all accurate high-lying vibrational energies for most diatomic electronic states using modern experimental techniques or quantum theories, and it, is also very difficult to give accurate analytical expression for diatomic molecular dissociation energy. This study proposes a new analytical formula for obtaining accurate molecular dissociation energy based on the LeRoy and Bernstein’s energy expression in dissociation limit. A set of full vibrational energy spectra for some electronic states of N₂ molecule are studied using the algebraic method (AM) suggested recently, and the corresponding accurate molecular dissociation energies are evaluated using the proposed new formula and high-lying AM vibrational energies. The results show that the AM spectra and the new theoretical dissociation energies agree excellently with experimental data, and thereby providing a new physical approach to generating accurate dissociation energies for electronic states of diatomic molecules.     

Accurate studies on dissociation energies of diatomic molecules

The molecular dissociation energies of some electronic states of hydride and N2 molecules were studied using a parameter-free analytical formula suggested in this study and the algebraic method (AM) proposed recently. The results show that the accurate AM dissociation energies DeAM agree excellently with experimental dissociation energies Deexpt, and that the dissociation energy of an electronic state such as the 23△g state of 7Li2 whose experimental value is not available can be predicted using the new formula.     

部分气体双原子分子的完全振动能谱和离解能的精确研究

鉴于气体双原子分子H2、O2、N2和CO的高振动激发态能级和离解行为在实际研究中的重要性,本文应用代数方法(AM)和代数能量方法(AEM),以部分气体双原子分子有限的实验能级[Ev]为基础,获得了H2-X1∑ g、O2-A3∑ u、O2-c1∑-u、N2-X1∑ g和CO-X1∑ 共5个电子态的完全振动能谱{Ev}及其分子的离解能,为研究部分离解气体的物理和化学性质提供了重要的高振动激发态能级和可靠的离解能数据.     

碱金属氢化物双原子分子部分电子态的完全振动能谱和分子离解能的精确研究

应用作者建立的基于微扰理论能级表达式的代数方法，研究了碱金属氢化物双原子分子⁶LiH，⁷LiH，NaH，KH，RbH和CsH的A¹Σ⁺电子态的完全振动能谱{E_υ}，并应用基于代数方法的代数能量方法分别研究了以上各分子电子态的离解能.得到了这些电子态的精确的振动光谱常数和包括接近分子离解极限在内的完全振动能谱以及正确的理论离解能，从而为许多需要这些双原子分子的精确振动光谱的科学研究提供了必要的数据. 关键词： 碱金属氢化物 代数方法 振动能级 离解能     

Accurate studies of dissociation energies and vibrational energies on alkali metals

This paper studies full vibrational spectra {Ev} and molecular dissociation energies De by using conventional least-squares （LS） fitting and an algebraic method （AM） proposed recently for 10 diatomic electronic states of ^7Li2, Na2, NaK and NaLi molecules based on some known experimental vibrational energies in a subset [Ev^expt] respectively. Studies show that： （1） although both the full AM spectrum {Ev^AM} and the LS spectrum {Ev^LS} can reproduce the known experimental energies in [Ev^expt], the {EAM} is superior to the {Ev^LS} in that the high-lying AM vibrational energies which may not be available experimentally have better or much better accuracy than those LS counterparts in {Ev^LS}, and so is the AM dissociation energy De^AM; （2） the main source of the errors in the data obtained by using the LS fitting is that the fitting which is just a pure mathematical process does not use any physical criteria that must be satisfied by the full vibrational spectrum, while the AM method does. This study suggests that when fitting or solving a physical equation using a set of source data, it is important not only to apply a proper mathematical tool, but also to use correct physical criteria which measure the physical properties of the data, kick out those data having bigger errors, and impose conditional convergence on the numerical process.     

NaK分子的完全振动能谱和离解能的研究

使用作者建立的基于微扰理论的代数方法(AM),研究了碱金属异核双原子NaK的 、 两个电子态的振动光谱常数和振动能谱;使用基于AM的代数能量方法（AEM）研究了这些电子态的离解能。结果表明：根据少数精确的实验振动能级[ ],用AM方法获得了精确的分子振动光谱常数集合,还首次获得了包含所有高振动量子态能级的正确的完全振动能谱{ };用AEM方法获得的分子离解能比由文献发表的振动光谱常数计算得到的离解能值更准确。