S型电子能量损失谱仪研制及分子电多极跃迁选择定则研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:caoyongtao1985
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原子分子物理是物理学一个大的分支,在物理学中占有重要的地位,对人类认识微观物质世界及其运动规律有着重要意义。原子分子的能级结构和动力学参数是原子分子物理的核心内容,以光子、电子、中子等作为探针的碰撞方法是研究原子分子能级结构和动力学参数的重要方法。作为电子碰撞方法重要组成之一的电子能量损失谱技术,是研究原子分子激发态结构和动力学的重要技术手段,而提高电子能量损失谱仪的能量分辨和计数率仍然是现在该类装置的发展方向。  本论文的第一部分内容是研制了一台新的高分辨电子能量损失谱仪。这台谱仪采用S型双半球单色器和分析器,降低了空间电荷效应,提高了电子束流强度,压低了本底,提高了零度角的信噪比。该谱仪在碰撞点的束流强度达到30nA,且分辨达到了64meV,接近国际最好水平。所测量的He和Ar的光学振子强度与前人结果符合得很好,验证了谱仪的可靠性。  针对散射实验中可以激发电多极跃迁而分子的电多极跃迁选择定则在之前的文献中只有零星的讨论并无系统论述的不足,本论文第二部分内容是推导并总结了散射实验中分子电多极跃迁的选择定则。首先总结出了双原子分子的电多极跃迁选择定则,并列在了两个表中。在此基础上,解释了H2、N2和CO分子在不同动量转移下的电子散射谱和X射线散射谱,并对以前不同实验组结果的差异进行了解释。在得出双原子分子电多极跃迁选择定则基础上,得到了多原子分子,特别是三原子分子的电多极跃迁选择定则。三原子分子有多个振动模式,两个跃迁允许的电子态之间并不是任意两个振动态都是跃迁允许的,而且在电子跃迁过程中构型(对称性)可能发生变化。所以在研究多原子分子电多极跃迁选择定则时,既要考虑振动态的选择定则,还要考虑到对称性变化的问题。在通盘考虑这些问题的情况下,给出了三原子分子的电多极跃迁选择定则。在此基础上,标识了实验观测的不同动量转移下H2O、CO2和N2O的电子能量损失谱,并解释了相应的跃迁强度变化行为。
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