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低能电子与水分子弹性散射截面以及Li_2、Na_2分子激发态结构与势能函数

作　者: 赵倩
导　师: 蒋刚
学　校: 四川大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 散射截面 R矩阵水分子势能函数光谱常数激发态 SAC/SAC-CI方法
分类号: O561
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

电子与水分子的碰撞在很多研究领域都有着非常重要的意义。如天体物理、大气和星际模拟、恒星大气、等离子体物理以及放射物理和化学等。尤其需要指出的是，对电子与水分子碰撞过程的研究有助于对辐射损伤模型的分析和理解。本文工作之一是基于固定核近似原理，利用R矩阵方法：和分子的R矩阵程序计算了在4-20eV能量范围内电子被基态水分子弹性散射的总碰撞截面，同时讨论了R矩阵半径的取值对总截面的影响。并将结果与实验值及其它理论计算作了比较，结果显示这种计算方法对于低能电子与分子碰撞是很有效的。分子势能函数是在整个空间范围内对分子性质的完全描述，同时也是研究原子分子碰撞与反应动力学的基础。从理论计算的角度导出双原子分子的势能函数，尤其是其激发态的势能函数一直是重要的研究课题。本文另一部分工作是用SAC（symmetry-adapted cluster）／SAC-CI（configuration interaction）方法以及优选出的6-311+g^*基组对Li₂分子基态X¹∑_g⁺，以及A¹∑_u⁺，B¹∏_u，a³∑_u⁺和b³∏_u激发态，用6-31+g^*基组对Na₂基态X¹∑_g⁺，以及A¹∑_u⁺，B¹∏_u和b³∏_u进行结构计算，而用QCISD方法对Na₂分子a³∑_u⁺态计算，最后用正规方程组对它们拟合Murrell-Sorbie函数或Huxley函数，做出的势能曲线与单点扫描结果符合较好，并计算出一些分子态的光谱常数，与文献报道的光谱实验结果进行了对比。结果显示，分别利用这两种方法获得的势能函数，总体效果很好。为电子与分子激发态碰撞的理论计算打好基础。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-8
1 引言  8-16
  1.1 电子与分子碰撞研究背景  8-9
  1.2 电子与分子碰撞研究的发展  9-10
  1.3 原子分子激发态的研究内容与现状  10-12
  1.4 本文的研究内容  12-13
  参考文献  13-16
2 基本理论  16-38
  2.1 分子轨道理论  16-18
    2.1.1 分子轨道的含义  16
    2.1.2 分子轨道的形成  16-17
    2.1.3 分子轨道理论基本要点  17-18
  2.2 电子被分子弹性散射理论方法  18-21
    2.2.1 固定核模型(Fixed-Nuclei Model)  18-19
    2.2.2 实验室模型闭耦合方法(LAB-Frame Close-Coupling Approach)  19-20
    2.2.3 绝热核近似(The Adiabatic-Nuclei Approximation)  20-21
  2.3 R矩阵理论  21-23
  2.4 原子分子激发态的理论  23-25
  2.5 双原子分子势能函数的性质  25-28
    2.5.1 势能函数和力学性质  26-27
    2.5.2 力常量与光谱数据  27-28
  2.6 双原子分子势能函数的形式  28-30
  2.7 原子分子反应静力学基本原理  30-37
    2.7.1 原子和分子的对称原理  30-33
    2.7.2 原子分子反应静力学  33-37
  参考文献  37-38
3 The UK Molecular R-matrix codes  38-45
  3.1 引言  38
  3.2 波函数  38-39
  3.3 积分  39-41
    3.3.1 STO基组  39-40
    3.3.2 GTO基组  40-41
  3.4 组态发生器: CONGEN  41
  3.5 建立 Hamiltonian及其对角化: SCATCI  41
  3.6 靶的波函数及其性质  41-42
    3.6.1 SWSCF  41
    3.6.2 DENPROP  41-42
  3.7 外区  42-43
    3.7.1 SWINTERF  42-43
    3.7.2 RSOLVE  43
    3.7.3 TMATRX  43
    3.7.4 IXSEC  43
    3.7.S EIGENP  43
    3.7.6 RESON  43
  参考文献  43-45
4 低能电子被水分子弹性散射总截面的计算  45-54
  4.1 引言  45-46
  4.2 理论  46-47
  4.3 结果  47-51
    4.3.1 靶的状态  47
    4.3.2 碰撞截面  47-51
  4.4 结论  51-52
  参考文献  52-54
5 SAC/SAC-CI方法  54-65
  5.1 引言  54-55
  5.2 电子相关效应与组态相互作用(CI)  55-57
    5.2.1 电子相关效应  56
    5.2.2 组态相互作用(CI)  56-57
  5.3 SAC/SAC-CI能量梯度方法  57-64
    5.3.1 SAC/SAC-CI方法简介  57-58
    5.3.2 SAC能量的解析梯度  58-61
    5.3.3 SAC-CI能量的解析梯度  61-62
    5.3.4 SAC/SAC-CI能量梯度求值  62-63
    5.3.5 运算法则  63-64
    5.3.6 GSUM方法  64
  参考文献  64-65
6 Li_2分子 X~1∑_g~+、X~1∑_u~+、B~1∏_u、a~3∑_u~+、以及b~3∏_u态结构与势能函数  65-73
  6.1 引言  65
  6.2 理论方法  65-66
  6.3 结果与分析  66-70
  6.4 结论  70-71
  参考文献  71-73
7 Na_2分子X~1∑_g~+、X~1∑_u~+、B~1∏_u、a~3∑_u~+以及b~3∏_u态结构与势能函数  73-80
  7.1 引言  73
  7.2 理论方法  73-74
  7.3 结果与分析  74-77
    7.3.1 SAC/SAC-CI方法研究Na_2基态X~1∑_g~+以及X~1∑_u~+、B~1∏_u、b~3∏_u激发态的势能函数  74-76
    7.3.2 QCISD方法研究Na_2分子a~3∑_u~+共激发态的势能函数  76-77
  7.4 结论  77-78
  参考文献  78-80
8 结论  80-81
  8.1 低能电子被水分子弹性散射总截面计算的小结  80
  8.2 Li_2、Na_2分子基态以及激发态势能函数小结  80-81
在校期间发表文章  81
声明  81-82
致谢  82

低能电子与水分子弹性散射截面以及Li_2、Na_2分子激发态结构与势能函数

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