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金属原子束流源的研制及Li和CO的快电子能量损失谱研究

作　者: 姜维春
导　师: 徐克尊；朱林繁
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 原子分子物理
关键词: 中国科学技术大学动量转移一氧化碳振动能级电子碰撞电子能量损失数据获取系统博士学位论文电子态积分截面
分类号: O562
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本论文研制了一套金属原子束流源装置,将其成功地应用于快电子能量损失谱仪进行碱金属和碱土金属的快电子碰撞研究。重新设计改造了快电子能量损失谱仪的多道数据采集系统,并利用多线程技术解决了原有采集系统在高计数率条件下会丢失数据的问题。利用快电子能量损失谱方法研究了锂的内壳层激发自电离态和一氧化碳价壳层跃迁的振动态。在锂的自电离态的研究中,观测到两个光学禁戒跃迁,并研究了1s(2s2p~3P)~2P~0与1s(2s2p~1P)~2P~0的广义振子强度比的动量转移依赖特性。在一氧化碳的的研究中,测量了若干价壳层跃迁的Franck-Condon因子的动量转移依赖行为,确定了相关振动态的广义振子强度、光学振子强度和积分截面,并结合已有结果进行了分析比较。在第一章中,介绍了快电子能量损失谱方法及其理论基础。重点介绍了微分截面、积分截面、光学振子强度和广义振子强度的物理概念,以及利用快电子能量损失谱方法测量广义振子强度的理论基础。另外,简单介绍了混合气体法测量广义振子强度的理论依据和具体过程。在第二章中,介绍新研制的一套工作温度可达719℃的金属原子束流源装置。该装置可以获得较高的靶密度,并且得到的锂原子束流纯度高,没有发现可觉察的分子成份。该装置的收集效率达90%以上,污染小,可以连续工作一个月以上不需要中途清洗。同时该装置还具有加热效率高、对周围真空环境的热传导和热辐射小及引线方便等特点。在第三章中,结合快电子能量损失谱仪的需要,将原来技术上比较陈旧的数据获取系统进行了改造,并将原本不能用于扫描测量的商用采集卡DAQ2010,结合定时卡PCI8554,通过硬件和软件方面的设计改造,使其可以满足快电子能损谱对扫描测量的要求。通过采用多线程编程技术对控制软件算法的改进,解决了原有数据获取系统在高计数率条件下会丢计数的问题,提高了采集系统的容错能力。在第四章中,利用新研制的金属原子束流源结合快电子能量损失谱仪,在入射能量为2500 eV的条件下测量了锂原子在散射角度为0°、2°、4°和6°的电子能量损失谱,观测到两个光学禁戒跃迁(1s2s~2)。S和(1s2s~3S)3s~2S。同时还测量了光学允许跃迁1s(2s2p~3P)~2P~0与1s(2s2p~1P)~2P~0的广义振子强度比,并发现该比值不随动量转移的变化而变化。最后,在中间耦合框架下,解释了所观察到的现象。在第五章中,利用角分辨的快电子能量损失谱仪,在入射电子能量为2500 eV的条件下测量了散射角度范围为0.5°-7°的一氧化碳的振动分辨的电子能量损失谱,研究了一氧化碳A~1∏、D~1△、B~1∑~+、C~1∑~+和E~1∏电子态的振动能级的相对强度和广义振子强度。分析了一氧化碳A~1∏、B~1∑~+、C~1∑~+和E~1∏电子态中各振动能级的Franck-Condon因子的动量转移依赖特性。同时首次获得了D~1△的ν′=9-25和A~1∏的ν′=9-11的广义振子强度。而且在确定其它电子态的相对强度和广义振子强度的时候,充分考虑了D~1△的贡献。最后,利用测量的广义振子强度数据得到了A~1∏、B~1∑~+、C~1∑~+和E~1∏电子态的振动能级的光学振子强度和积分截面。作者还将本次实验结果与以前发表的实验结果和理论计算结果进行了比较,并解释了其中的异同。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-12
第一章快电子能量损失谱实验方法和理论基础  12-26
  §1.1 快电子能量损失谱学方法简介  12-16
  §1.2 微分散射截面、积分散射截面、广义振子强度和光学振子强度  16-20
  §1.3 实验方法  20-24
  参考文献  24-26
第二章金属原子束流源的研制  26-44
  §2.1 电子能损谱对束流源性能的要求  26-27
  §2.2 束流源的设计  27-40
    §2.2.1 加热炉的设计  28-37
    §2.2.2 金属蒸气收集装置  37
    §2.2.3 其它辅助装置  37-39
    §2.2.4 系统设计图  39-40
  §2.3 束流源的测试  40
    §2.3.1 温度和收集效率  40
    §2.3.2 真空问题及解决方法  40
  §2.4 小结  40-42
  参考文献  42-44
第三章多道数据获取系统的改造  44-56
  §3.1 数据获取系统的设计  44-54
    §3.1.1 单个事例的测量  45-46
    §3.1.2 扫描测量与定点测量  46-54
  §3.2 数据获取系统测试结果  54
  §3.3 小结  54-55
  参考文献  55-56
第四章锂原子内壳层激发的快电子碰撞研究  56-64
  §4.1 锂原子内壳层激发研究现状  56-58
  §4.2 实验过程和方法  58
  §4.3 结果和讨论  58-61
  §4.4 小结  61-62
  参考文献  62-64
第五章一氧化碳分子振动分辨的快电子碰撞研究  64-92
  §5.1 研究现状  64-65
  §5.2 实验及解谱方法  65-69
  §5.3 Franck-Condon因子的动量转移依赖特性  69-74
  §5.4 广义振子强度的分析讨论  74-85
  §5.5 光学振子强度和积分截面  85-88
  §5.6 小结  88-89
  参考文献  89-92
总结与展望  92-93
发表的学术论文  93-94
致谢  94

金属原子束流源的研制及Li和CO的快电子能量损失谱研究

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