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稀有气体和双原子分子(CO,NO)团簇的光电离实验和理论研究

专 业: 同步辐射及应用
关键词: 稀有气体 双原子分子团簇 同步辐射 光电离实验 原子分子物理 气体滤波器 光谱学
分类号: O461.1  O433.59
形 态: 共 114 页 约 74,670 个字 约 3.572 M内容
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内容摘要


本论文主要介绍了稀有气体和双原子分子(CO,NO)团簇的同步辐射真空紫外光电离实验和理论研究,还介绍了原子分子物理实验站稀有气体滤波器的安装和调试工作,以及乙苯的光电离实验和理论研究。

第一章介绍了原子、分子和团簇的光谱学和动力学研究现状,比较详细地介绍了光电离和光离解研究中的基本概念,如绝热电离能、垂直电离能、光电离截面、超激发态、里德堡态,以及基本的离解机理。

介绍了光与物质相互作用研究中常用的实验方法,如光电离质谱、荧光光谱、光吸收谱、光电子谱、阈值光电子谱和符合技术等。

最后讨论了光电离研究中常用的量化计算方法。

第二章主要介绍了原子分子实验站光电离研究时使用的实验装置。

首先概述了同步辐射光源的特点和应用,国家同步辐射实验室(NSRL)储存环的性能和相关参数。

介绍了原子分子实验站光束线的装置和性能。

光束线选用波荡器发射的同步辐射,可以提供能量范围7.5-124 eV的真空紫外光。

介绍了原子分子物理实验站的仪器配备情况,讨论了分子束的形成机理、飞行时间质谱仪的设计原理及多级电离室的原理和结构。

第三章介绍了实验站的滤波器系统的安装测试工作。

同步辐射高次谐波降低了实验数据的可靠性,需要加以抑制。

介绍了几种用于抑制高次谐波的方法及气体滤波器的优点。

介绍了滤波器的装置,特别是为了克服实验站光束线有限的安装空间的困难,采用的二级差分抽气系统,和用于抑制分子束形成的导气管的特殊设计。

之后,对滤波器进行了真空和滤波效果的测试,结果表明滤波器真空系统可以维持在适当的水平,并且达到了较好的滤波效果。

第四章对团簇,特别是气体团簇的基本内容及研究作了介绍:1.团簇科学的发展;2.气相团簇合成的原理和主要的合成方法;3.分子间弱作用力分类;4.以质谱方法为重点,介绍了研究团簇的各类谱学方法。

在第五章和第六章里,用同步辐射光电离的办法,从实验和理论角度,研究了稀有气体原子Rg(Rg=Ne,Ar,Kr)和一个双原子分子(CO或NO)组成的异类团簇系列:

Rg·CO和Rg·NO系列,前者属于闭壳层团簇分子,后者属于开壳层团簇分子。

第五章首先介绍了Rg·CO团簇研究现状及实验方法。

然后用光电离质谱方法研究了Rg·CO团簇,由其光电离效率曲线得到Rg·CO团簇的电离能,和理论结果符合良好,结合CO的光吸收谱,对Rg·CO阈值附近的光谱结构进行指认。

并用理论计算方法得到其结构、频率、电离能及离解能,加以讨论。

对于Rg·CO团簇,因为Kr原子与CO分子的电离能几乎重合,Kr·CO阈值附近的光电离效率谱同时受到Kr原子与CO分子共振的影响。

结合CO的光吸收谱以及Kr的光电离效率谱,对其结构进行指认。

随着Rg质荷比的增大, Rg·CO+键角变大,而Rg·CO电离能的降低。

第六章首先介绍了Rg·NO团簇研究现状及实验方法。

然后测量了团簇Rg·NO光电离质谱和光电离效率谱,并测量了NO分子的光吸收谱,对Rg·NO和NO的电离能加以比较,发现Ar·NO团簇的电离能相比NO产生了红移。

并进一步在理论上从几何构型、振动频率、电离能和离解能讨论了Rg·NO团簇及其离子性质,以及Rg和NO相互作用的情况。

通过Ar·NO团簇的光电离效率谱与NO光吸收谱、Ar原子共振跃迁的比较,发现在Ar电离能以下,NO对Ar·NO团簇光电离效率谱特征起主导作用。

观测到Ar·NO团簇的光电离效率谱能量12.0eV附近存在明显的共振峰,这是因为NO和Ar之间存在的能量转移,使Ar原子激发能转移到NO分子上,NO分子电离。

随着稀有气体(Rg)质荷比的增加,Rg极化率增加, Rg…NO距离增长,Rg-N-O键角加大,Rg和NO相互作用增强,电离能呈下降趋势。

在第七章,利用超声分子束技术、同步辐射和反射式飞行时间质谱仪得到了Kr和Kr2的光电离质谱和光电离效率谱,确定了Kr和Kr2的电离能。

利用Gaussian-03程序中的MP2(Full)\6-31G*,OCISD\cc-pVTZ以及B3LYP\6-31G方法优化了Kr2的结构,计算了它们的振动频率和电离能,计算结果显示:

当采用相同的理论水平和基组时,随着Kr同位素质荷比(m\z)的增大,它们结构和电离能保持不变,而振动频率逐渐变小。

与此同时,用G2方法计算了Kr(84)和Kr2(168)的电离能,它们的电离能的理论值与实验结果符合得比较好。

在第八章,利用真空紫外同步辐射研究了乙苯的光吸收谱、光电离效率谱和乙苯光电离解离产生主要碎片离了C7H7+的光电离效率谱,从实验上得到了乙苯电离能,碎片离子C7H7+的出现势,并且利用经验公式得到了产生C7H7+的离解能。

并利用GAUSSIAN软件采用MP2方法进行了理论计算,得到了乙苯的电离能,C7H7+-CH3的离解能,以及C7H7+的出现能,它们和实验结果相近..……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1引言
1.2气相分子的光电离及光离解的基本概念
1.2.1绝热电离能、垂直电离能和出现势
1.2.2光电离截面和激发态
1.2.3原子分子的里德堡态
1.2.4离解反应机理
1.3实验研究方法
1.3.1光电离质谱
1.3.2荧光光谱
1.3.3光吸收谱
1.3.4光电子谱及阈值光电子谱
1.3.5符合技术
1.4理论研究方法
1.4.1量子化学方法
1.4.2基组的选择
1.4.3结构优化和频率计算
1.4.4 GAUSSIAN-2和GAUSSIAN-3方法
1.5本章小结
参考文献
第二章 同步辐射光源及实验站装置
2.1同步辐射光源特点及应用
2.1.1同步辐射光源特点
2.1.2同步辐射应用概述
2.2光束线
2.3实验站
2.3.1实验站介绍
2.3.2分子束技术
2.3.3 飞行时间质谱计
2.3.4多极电离室
2.4本章小结
参考文献
第三章 滤波器安装——光束线高次谐波抑制
3.1引言
3.2滤波器实验装置
3.3滤波器调试结果
3.3.1真空系统调试结果
3.3.2滤波效果
3.4本章小结
参考文献
第四章 团簇研究概述
4.1团簇科学的发展及研究意义
4.1.1团簇科学的发展
4.1.2研究团簇的意义
4.2气相团簇的合成
4.2.1蒸发和热解
4.2.2溅射和喷雾
4.2.3离子的缔合和生长
4.2.4超声分子束
4.3分子间弱作用力的分类
4.4团簇质谱方法的检测
4.5本章小结
参考文献
第五章 Rg·CO团簇系列的同步辐射光电离实验和理论研究
5.1引言
5.2实验和理论计算过程
5.3Ne·CO的同步辐射光电离的理论和实验研究
5.3.1光电离质谱和光电离效率谱
5.3.2几何构型和振动频率
5.3.3热化学参数
5.3.4结论
5.4Ar·CO的同步辐射光电离的理论和实验研究
5.4.1光电离质谱和光电离效率谱
5.4.2几何构型和振动频率
5.4.3热化学参数
5.4.4结论
5.5 Kr·CO的同步辐射光电离的理论和实验研究
5.5.1光电离质谱和光电离效率谱
5.5.2几何构型和振动频率
5.5.3热化学参数
5.5.4结论
5.6 Rg·CO团簇系列分析比较
5.7本章小结
参考文献
第六章 Rg·NO团簇系列的同步辐射光电离实验和理论研究
6.1引言
6.2实验和理论计算过程
6.3NE·NO的同步辐射光电离的理论和实验研究
6.3.1光电离质谱
6.3.2几何构型和振动频率
6.3.3热化学参数
6.3.4结论
6.4 Ar·NO的同步辐射光电离的理论和实验研究
6.4.1光电离质谱和光电离效率谱
6.4.2几何构型和振动频率
6.4.3热化学参数
6.4.4结论
6.5 Kr·NO的同步辐射光电离的理论和实验研究
6.5.1光电离质谱和光电离效率谱
6.5.2几何构型和振动频率
6.5.3热化学参数
6.5.4结论
6.6 Rg·NO团簇系列分析比较
6.7本章小结
参考文献
第七章 Kr及其二聚体同位素系列的同步辐射光电离的理论和实验研究
7.1引言
7.2实验及理论计算过程
7.3结果和讨论
7.3.1光电离质谱
7.3.2光电离效率谱
7.3.3量子化学计算结果
7.4结论
7.5本章小结
参考文献
第八章 乙苯的同步辐射光电离的理论和实验研究
8.1引言
8.2实验和理论计算过程
8.3实验结果讨论
8.3.1 C8YH10的实验研究
8.3.2乙苯的理论研究
8.4本章小结
参考文献

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中图分类: > O461.1 > 数理科学和化学 > 物理学 > 真空电子学(电子物理学) > 气体放电(气体导电)
其他分类: > O433.59 > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 光谱学

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