兼具小气载吸附、快速换样和全面温控的程序升温脱附谱装置（英文）

程序升温脱附谱技术能定量识别表面物种和测量脱附动力学,因此被广泛应用于多相催化和表面科学研究.对于高效率和高质量的程序升温脱附谱实验而言,减小吸附过程中的气载并在不破坏超高真空条件下完成样品更换以及实现对样品全方位的温度控制是至关重要的.然而,现有的表面科学程序升温脱附谱装置通常无法同时满足这些条件.鉴于此,本文搭建了一台可实现小气载进样、快速换样以及全面温控的程序升温脱附谱装置.使用自动控制的基于微毛细管阵列的溢流分子束给样器,制备分子吸附的表面,让气体的进样更加精准并大幅减小了气载.借助液氮传输线并优化样品台处的热接触和热偶连接方式,使得这台程序升温脱附谱装置同时具备了快速换样、精准测温、快速降温以及稳定线性升温等功能.通过测量水从高定向热解石墨和TiO₂(110)表面的脱附特征以及甲氧基阴离子在TiO₂(110)表面的光催化氧化反应,证实了该程序升温脱附谱装置在测量脱附动力学参数、定量识别表面吸附物种和吸附位点以及分析表面光化学反应等方面的性能.本工作将为研究人员设计高效率和高质量的程序升温脱附谱装置提供宝贵的经验和思路.     

F+H2化学反应中的Feshbach共振之研究

化学反应共振态研究是化学动力学研究的重要前沿课题,对于理解基元化学反应的机理有重要的意义.本文中介绍了最近在这一研究方向的重大进展.通过对F＋H2化学反应的全量子态分辨的分子束反应散射实验研究,观测到了F＋H2中反应中明显的反应共振现象.通过高精度的全量子散射动力学研究,发现这一共振现象是由两个Feshbach共振态所引起的,而且这两个Feshbach共振态之间在前向散射有明显的量子干涉效应.这项研究工作使得我们对这一重要基元反应中的化学反应共振态研究向前迈进了一大步。     

超高碰撞能23.84kJ/mol下反应F+D_2→DF+D的交叉分子束研究（英文）

本文搭建了一套新的实验设备,首次将氢原子里德堡态标记的飞行时间谱技术与激光爆破束源技术相结合,进行超高碰撞能下化学反应的动力学研究.初步进行了F+D_2→DF+D在超高碰撞能23.84 kJ/mol下的实验研究.在研究中应用了两种类型束源:一类是通过激光爆破过程产生的高能F原子束源,另一类是通过液氮冷却脉冲阀而产生的D2束源.实验中探测了反应产物振动态分辨的微分散射截面.结果显示,大部分反应产物DF主要呈现侧向和后向散射分布,而产物DF(v'=4)则主要分布在前向.对前向散射产物DF(v'=4)的动力学来源进行了讨论.     

使用斯塔克诱导的绝热拉曼通道技术实现D2分子的高效相干布居转移

使用斯塔克诱导的绝热拉曼通道技术,成功地将分子束中的D₂分子从(v=0, J=0)转移至(v=1, J=0). 激发效率达到了75%.该技术将为交叉分子束和分子束-表面散射实验研究氢分子的振动激发对化学反应的影响提供一个独特的工具.     

低碰撞能3.03∽17.97 meV内F+HD→DF+H的反应微分截面

基于氢原子里德堡态飞行时间谱探测方法及多通道探测的优势,利用交叉分子束实验装置系统地研究了低碰撞能3.03∽17.97 meV内的F+HD→DF+H反应. 实验中清楚地观测到来自波恩-奥本海默近似禁阻的反应F^*(²P_1/2)+HD→DF+H和波恩-奥本海默近似允许的反应F(²P_3/2)+HD→DF+H的贡献. 在后向散射方向上,波恩-奥本海默近似禁阻的反应F^*(²P_1/2))+HD的贡献远远大于波恩-奥本海默近似允许的反应F(²P_3/2)+HD,表明非绝热效应在低碰撞能下F+HD→DF+H中扮演着重要角色. 并且,后向散射信号随着碰撞能的降低而单调降低,未出现反应共振的特征. 实验中还获得了低碰撞能3.03∽17.97 meV内波恩-奥本海默近似禁阻的和波恩-奥本海默近似允许的反应微分截面,其中最出乎意料的现象是：随着碰撞能的降低,产物的角分布由后向散射逐渐转变为侧向散射,这可能是在低碰撞下存在的某种未知反应机理引起的.     

基于TPD的表面光化学动力学研究装置

搭建了一套基于程序升温脱附谱(TPD)探测方法用于研究不同表面光化学过程动力学和机理的质谱系统. 该装置通过不同真空泵组合,共同抽气,使得探测区域的真空达到0.2 nPa. 与以前相似的仪器相比,探测区域H2和CH4的背底下降了两个数量级,其他残余气体的背底下降了大约一个数量级. 在这种真空条件下能有效的提高TPD和时间飞渡谱的信噪比,对于研究光催化过程更加有利. 这套装置研究了266 nm的光在TiO₂(110)表面产生氧空位的光化学行为,其结果表明这套基于TPD的表面光化学动力学研究装置对研究表面光化学过程十分有效.     

白云鄂博稀土、铌钽矿物及其成因探讨

白云鄂博矿床赋存于元古代地层中,本文具体描述了矿物在矿床的部位和产状,区别出地层矿物和地层后的矿物,其中的热液交代现象具明显成矿特征,依据大地构造,岩浆活动,矿物共生组合,热液交代,成矿地质时代和持续时间等因素,认为稀土铌钽矿物成因是来自深源的硅酸碳酸岩浆演化分异的成矿热液,伴随着构造运动,侵入交元古代地层,长期多幕而成矿。     

飞秒时间分辨的能谱分析光电子显微镜：异质结超快载流子动力学测量

本文成功搭建了一套集成了能谱分析功能的时间分辨光电子显微镜系统(TR-PEEM),能够对电子密度分布进行时间分辨和能量分辨的成像.这套4D显微镜在空间、时间、能量多维度获取电子动力学信息提供了前所未有的手段.本文使用184 fs的时间分辨、150 meV的能量分辨和优于150 nm的空间分辨对半导体进行了测量,在Si(111)表面的Pb岛上获得了微区光电子能谱和能量分辨的TR-PEEM图像.实验结果表明,这套系统是进行异质结载流子动力学观察的有力工具,有助于在亚微米/纳米空间尺度和超快时间尺度上加深对半导体性质的理解.     

交叉分子束研究氯原子与硅烷的反应动力学

The dynamics of the Cl+SiH₄ reaction has been studied using the universal crossed molecular beam method. Angular resolved time-of-flight spectra have been measured for the channelSiH₃Cl+H. Product angular distributions as well as energy distributions in the center-of-mass frame were determined for the channel. Experimental results show that the SiH₃Clproduct is mainly backward scattered relative to the Cl atom beam direction, suggestingthat the channel takes place via a typical S_N2 type reaction mechanism.