分子干涉效应和振动效应的电子动量谱学研究

发布时间：2017-09-08 05:35

  本文关键词：分子干涉效应和振动效应的电子动量谱学研究

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【摘要】：电子动量谱学(Electron Momentum Spectroscopy:EMS)是目前唯一成熟的一种能够直接探测特定原子分子轨道电子波函数信息的实验技术,借助其独特的优势,我们能够从波函数的层次对分子干涉效应和分子振动效应进行了观测。本论文选取NF3分子和氧杂环丁烷分子为研究对象,分别对分子三中心量子干涉效应和ring-puckering振动效应进了EMS研究。此外,设计了一种新型的极坐标读出式楔条型阳极,并将其与微通道板相结合,研制了一种极坐标读出的二维位置灵敏探测器。论文分为以下五章： 第一章概述了电子动量谱学,对其物理图像和理论基础进行了介绍,并对电子动量谱学的研究进展进行了简单的回顾与总结。 第二章介绍了2π全角度(e,2e)电子动量谱仪和实验数据处理方法,以及电子动量谱学的理论计算方法。第三章中,我们设计了一种新型的极坐标读出式楔条型阳极,使用数值模拟方法对其进行了参数优化和性能仿真,并将其与微通道板相结合,成功研制了一种极坐标读出的二维位置灵敏探测器。通过电子与Ar气非弹性散射实验,对此探测器性能进行了实验测试,结果表明其具有较好的位置线性和合适的位置分辨率。 第四章,我们利用2π全角度(e,2e)电子动量谱仪测量了NF3分子外价轨道的束缚能谱和电子动量分布,并使用Hartree-Fock方法、密度泛函B3LYP方法以及SAC-CI方法结合6-311++G*基组和aug-cc-pVTZ基组进行了量子化学理论计算,对实验结果进行了分析和解释。对于分子轨道1a2和4e,我们观测到明晰的三中心量子干涉条纹,并通过拟合获得了NF3分子内F原子之间的间距RF-F约为3.73a.u.,与前人的电子衍射实验结果(4.03a.u.)基本一致。 第五章,我们利用非对称不共面电子动量谱仪首次得到了氧杂环丁烷的束缚能谱和价轨道电子动量分布,并将实验电子动量分布与B3LYP/aug-cc-pVTZ方法计算得到的理论结果进行了比较。结果表明,最高占据轨道(Highest Occupied Molecular Orbital:HOMO)3b1的实验电子动量分布在低动量端出现了一个很大的“翘起”,在平面构型(C2v)下的理论计算无法解释这一现象,而考虑了ring-puckering振动效应的计算结果能够对其进行很好地描述。这表明对于氧杂环丁烷分子,ring-puckering效应对HOMO轨道的电子动量分布有着明显的影响。
【关键词】：
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O562.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 电子动量谱学概述11-34
• 1.1 引言11-13
• 1.2 电子动量谱学的基本原理13-19
• 1.2.1 物理图像13-14
• 1.2.2 几何条件14-16
• 1.2.3 理论基础16-19
• 1.3 电子动量谱学的研究进展19-24
• 1.3.1 谱仪的发展19-22
• 1.3.2 物理研究进展22-24
• 1.4 论文结构24-25
• 参考文献25-34
• 第二章 电子动量谱学的实验与理论计算方法34-56
• 2.1 谱仪简介34-37
• 2.1.1 总体结构34-36
• 2.1.2 数据获取系统36-37
• 2.2 实验数据处理方法37-46
• 2.2.1 能量和角度与位置关系的确定38-43
• 2.2.2 时间谱、束缚能谱和电子动量分布的获得43-46
• 2.3 理论计算方法46-53
• 2.3.1 Hartree-Fock方法46-48
• 2.3.2 密度泛函理论48-52
• 2.3.3 基组52-53
• 参考文献53-56
• 第三章 极坐标读出式双楔条型阳极位置灵敏探测器的研制56-80
• 3.1 引言56-58
• 3.2 极坐标读出式楔条型阳极的设计58-63
• 3.2.1 设计思路58-61
• 3.2.2 解码公式推导61-63
• 3.3 极坐标读出式楔条型阳极的投点法模拟63-70
• 3.3.1 参数的模拟优化63-67
• 3.3.2 性能仿真67-70
• 3.4 极坐标读出式楔条型阳极探测器的制作70-74
• 3.4.1 WSA阳极的制作70-73
• 3.4.2 位置灵敏探测器的装架73-74
• 3.5 极坐标读出式楔条型阳极探测器的实验测试74-78
• 3.5.1 测试方法74-75
• 3.5.2 测试结果及讨论75-78
• 3.6 本章小结78
• 参考文献78-80
• 第四章 NF_3分子外价壳层轨道的电子动量谱研究80-94
• 4.1 研究背景80-81
• 4.2 实验和理论方法81-84
• 4.4 结果与讨论84-90
• 4.4.1 束缚能谱84-86
• 4.4.2 分子外价壳层的电子动量分布86-89
• 4.4.3 NF_3分子内干涉效应的观测89-90
• 4.5 本章小结90
• 参考文献90-94
• 第五章 ring-puckering效应对氧杂环丁烷分子价轨道电子动量分布影响的研究94-115
• 5.1 研究背景94-95
• 5.2 实验方法95-99
• 5.3 理论计算方法99-101
• 5.4 结果与讨论101-108
• 5.4.1 束缚能谱101-104
• 5.4.2 分子外价壳层的电子动量分布104-108
• 5.5 本章小结108
• 参考文献108-115
• 总结和展望115-117
• 工作总结115-116
• 研究展望116-117
• 附录Ⅰ 投点法模拟的具体程序117-126
• 附录Ⅱ NF_3分子价壳层的SAC-CI general-R/6-311++G~*的计算结果126-131
• 附录Ⅲ 由势能函数计算得到振动波函数的具体程序131-155
• 致谢155-157
• 博士期间发表论文157

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 孙，

本文编号：812191