氨分子和氩原子的快电子散射动力学参数研究

发布时间：2020-08-10 21:41

【摘要】：我们知道世界是物质的,物质的基本组成单元是原子和分子。研究原子分子有助于拓展人们对物质结构的认识,促进对微观世界量子行为的理解。原子分子的能级结构和动力学参数在等离子体物理、凝聚态物理、天体物理和大气物理等相关学科也有重要的应用。利用入射粒子与靶体系的相互碰撞来研究物质的内部结构,早已是一项非常普遍且强有力的研究手段,然而至今为止对于有些散射过程的理解却远谈不上完全和彻底。本论文利用实验室现有的高分辨快电子能量损失谱仪,在1500eV入射电子能量及80meV和90meV的分辨下,分别开展了NH3分子和Ar原子的非弹性散射实验。具体如下:1.研究了NH3分子A1A"2←X1A1跃迁的广义振子强度,探讨了快电子碰撞中一阶Born近似成立的条件。实验中首次给出了(0,v2)和(1,v2)跃迁带振动分辨的广义振子强度,同时观察到跃迁带广义振子强度极小值位置表现出微弱的振动量子数依赖行为,这很有可能是由于Franck-Condon因子随角度变化以及相关振动效应造成的。通过外推广义振子强度到动量转移为零,获得了A1A"2的光学振子强度,并对以前实验结果进行了独立的交叉检验。基于本次实验测量的广义振子强度,利用BE-scaling方法获得了A1A"2从阈值到5000eV的积分截面。2.利用相对流量技术研究了Ar原子价壳层激发,系统给出了电单极、电偶极、电四极和电八极跃迁的广义振子强度。我们注意到在K21.5 a.u.,电单极跃迁3p54p'[1/2]0在1500eV下的结果和朱林繁等人在2500eV下电子碰撞结果完美符合,但却偏离x-ray非弹性散射的结果,这表明一阶Born近似不成立,与我们通常认为电子碰撞高能散射收敛结果对应于一阶Born近似的认识相矛盾。类似情况也出现在N2分子a1Пg+w1Δu的跃迁中。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O56
【图文】：

逦第１章绪论逦逡逑在１９０９年使用ａ粒子轰击金箔进行了著名的《粒子散射实验。卢瑟福（Ｅ．逡逑Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ）为了解释散射结果，提出了原子的核式结构模型。需要指出的是ａ逡逑粒子散射实验的意义并不仅仅是促使人们加深了对原子结构的认识，更为重要逡逑的是它向人们展示了一种新兴的了解物质内部结构的实验手段。随后玻尔（Ｎ．逡逑Ｂｏｈｒ）在卢瑟福原子模型的基础上提出了原子轨道量子化的概念，并被两类分别逡逑独立的类氢离子光谱实验和Ｆｒａｎｃｋ－Ｈｅｒｔｚ实验所证实。这几乎奠定了传统原子分逡逑子物理实验的研宄范畴和理念，即获得高精度实验数据，发展基于不同物理原理逡逑的实验方法进行交叉检验。逡逑

也许是第二次世界大战的原因，上世纪三、四十年代整个物理学的研宄重逡逑转移到了核物理。进入６０年代后人们才开始重新注意到电子散射的重要之逡逑。特别是到了邋６０年代后期，Ｌａｓｓｅｔｔｒｅ及其合作者［１９￣２１】和ＮＢＳ邋（ＮａｔｉｏｎａｌＢｕｒｅａｕ逡逑邋Ｓｔａｎｄａｒｄｓ邋（Ｕ．Ｓ．），也即现在的邋ＮＩＳＴ（Ｎａｔｉｏｎａｌ邋Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ邋ｏｆ邋Ｓｔａｎｄａｒｄｓ邋ａｎｄ邋Ｔｅｃｈｎｏ卜逡逑ｙ））ｐ２＿２４］等实验组报道了大量电子散射结果，强调了邋Ｂｅｔｈｅ－Ｂｏｍ近似的重要意逡逑和应用。电子碰撞作为独立于光谱实验的一种实验手段，能够提供原子分子动逡逑一一

气压效应的影响在实验室早期论文中有明确的讨论［２９￣３２］，且可以通过多逡逑测几个气压点外推到气压为零予以消除。逡逑电子与原子分子的散射过程如图１．２所示，电子与原子分子发生非弹性碰撞，逡逑电子损失部分动能，使得靶发生跃迁，并传递部分动量给靶电子。其基本过程可逡逑以表示为：逡逑ｅ0｛Ｅ0，ｐｉ）邋＋邋Ａ邋－＞邋ｅａ（Ｅａ，ｐｆ）邋＋邋Ａ＊｛Ｅａ）逦（１．１）逡逑这里ｅｎ、／Ｉ、ｅａ、Ｔ分别代表入射电子、靶样品原子（分子）、散射电子和反冲的原逡逑子（分子）。其中入射电子的初始动能和动量分别为和徸，散射电子的能量和逡逑动量分别为Ｅａ和沁，反冲原子分子的动能和动量分别为￡＾４和办，用０表示逡逑原子分子的激发能和电子散射角。根据能量守恒和动量守恒，即可得到原子分子逡逑激发能量［３３］。由于ｍ《Ａｆ，在通常的快电子碰撞实验中满足１《｜《Ｍ／ｍ，逡逑因此在散射角不是太大时，能量损失值Ｅ近似为激发能：逡逑Ｅ邋＝邋Ｅ0－Ｅａ＾Ｅｎ逦（１．２）逡逑在实验中通过扫描电源连续扫描能量Ｅ，就可以得到能损谱。逡逑

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本文编号：2788647