kHz 脉冲分子束的产生及其在强场原子分子物理实验中的应用

采用悬臂压电脉冲阀, 制备出最高重复频率达到3 kHz 的脉冲分子束。通过测量氮气分子束在飞秒激光作用下隧道电离生成的N2 +(B-X)荧光光谱, 对脉冲阀的性能做了表征。这种kHz 脉冲分子束搭配kHz 飞秒激光器, 将推动飞秒强激光驱动的原子分子动力学实验研究。     

原子分子物理实验中的符合测量技术

原子分子物理的研究对象是原子或者数个原子组成的小分子.因为研究对象结构简单,所以要求研究的实验手段能够尽可能全面的从多个角度测量研究对象的新特性,最好能够实时跟踪这些特性的演化.这种科学需求让我们不停地提升仪器的技术指标和灵活性.本文回顾了常常使用的几种符合测量装置,它们分别基于:源区无场电子飞行谱仪、电子能量分析器、磁瓶谱仪、反应谱仪、速度成像谱仪,它们用于基于超快激光、自由电子激光和同步辐射的原子分子实验.在此我们介绍它们的原理,比较它们之间的异同,重点描述最近的科学需求和技术突破点,并展望未来的发展方向.     

飞秒强激光场下分子的场致电离和库仑爆炸

利用飞行时间质谱仪和飞秒激光放大系统,对分子在飞秒强激光脉冲作用下的场致电离和库仑爆炸过程进行了研究.在飞行时间质谱中,原子离子的谱峰分裂标志着这些原子离子来源于高价母体离子的库仑爆炸.通过对不同结构的分子在飞秒强激光下的库仑爆炸研究,发现这些分子离子的爆炸是一个协同过程.母体离子的角分布呈现了高度的各向同性,而原子离子则呈现了高度的各向异性分布.这说明分子在飞秒激光场中发生了空间准直和重新定位.     

氢分子离子在强场中的电荷共振增强电离

通过理论模拟氢分子离子处在高振动态下的库仑爆炸核初始动能释放谱,详细地研究了强场中氢分子离子在相应振动态的电荷共振增强电离过程.计算结果表明:振动态为υ=5的电荷共振增强电离过程和振动态为υ=6、7的电荷共振增强电离过程是不相同的.     

离子-原子碰撞中的符合测量技术

利用离子源产生的C、O离子与Ar原子碰撞,测量了散射离子谱和反冲离子谱,并利用符合测量获取了双电荷态分布的符合谱。根据实验参数进行了符合效率计算。该实验方法可用于微量气体元素甚至同位素的绝对含量分析,较单独的飞行时间谱更加可靠。     

飞秒激光分子结构成像

飞秒激光具有超短的脉冲宽度和超强的峰值功率,它在科学研究中的广泛应用极大地提高了人类认识物质世界的能力.本文介绍我们基于飞秒强激光作用下分子的隧道电离和库仑爆炸,在分子轨道和分子构型成像方面的研究进展.     

飞秒强激光作用下Ar原子团簇库仑爆产生的离子能谱

研究了Ar原子团簇在飞秒强激光作用下的电离机制,考虑了团簇经过库仑爆炸过程和流体力学膨胀过程两种膨胀机制情况下,对离子能谱进行了计算.计算结果与实验结果基本符合,能够很好地解释离子高能端特征,对低能端的能谱也进行了分析.     

NaI分子在强场作用下的非绝热动力学研究

利用含时量子波包法研究了NaI分子在飞秒激光脉冲场作用下运动到势能面交叉区域的非绝热动力学以及泵浦-探测光电离动力学。根据动力学反射原理,得到了NaI分子在非绝热交叉区域的波包动力学与泵浦-探测光电子能谱之间的对应关系。研究结果给出了NaI分子在强场作用下的非绝热特性。     

飞秒激光场中1,2-二溴-1,1-二氯乙烷分子解离电离和解离双电离的理论研究

文章首先使用基于密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31+G(d,p)水平上对1,2-二溴-1,1-二氯乙烷分子进行了结构特性研究,而后用从头算中的CIS方法研究了C2H2Br2Cl2+1和C2H2Br2Cl2+2的低激发态.研究结果表明,C2H2Br2Cl2+1在激发态解离的碎片为CBrCl2+1和CH2Br+1,C2H2Br2Cl2+2在激发态解离的碎片为C2H2BrCl2+1和Br+1.     

强激光场氦原子非序列双电离过程中光子动量分配

本文研究了He原子非序列双电离过程中光子动量在电子和原子核间的分配问题.扩展三维半经典再散射模型使之同时包含原子核的运动,数值模拟计算原子体系的三维动力学并统计原子核与电子沿激光场传播方向的动量.结果表明,原子核与电子之间的质量差异导致电子波包向激光传播方向漂移的比核厉害,当电子靠近原子核附近而受到核的散射时,会将一部分动量传递给原子核.这种动量交换与氦原子的非序列双电离机制紧密相关:简单计算表明,序列电离机制(Sequential Double Ionization,SDI),回碰直接电离机制(Recollision Impact Ionization,RII)以及回碰激发再电离机制(RecollisionExcitation with Subsequent Ionization,RESI)会给出不同的电子动量.     

强激光场中氘团簇引发核聚变的复合膨胀机制

在超强飞秒激光与氘团簇的相互作用中,分析了可以引发核聚变的高能氘核产生的原因,提出了团簇复合膨胀的机制,计算了氘核动能及团簇解体的时间,为选取合适的激光脉冲宽度参数提供参考。     

Covariance analysis of the Coulomb explosion of ammonia induced by intense nanosecond laser at 532 nm

The Coulomb explosion of ammonia clusters induced by nanosecond laser at 532 nm with an intensity of ～1012 Wcm^-2 has been studied by time of flight mass spectrometry. The dominant multiply charged ions are N^3＋ and N^2＋ with kinetic energies of 110 and 50 eV respectively. The electrons generated from the multiphoton ionization are heated through inverse bremsstrablung by tbe laser field when colliding with neutral or ionic particles. When their energies surpass the corresponding ionization potentials of the molecules or ions, the subsequent electron impact ionization may take place thus resulting in multi-charged nitrogen ions. Covariance analysis is made to study the possible pathways of the Coulomb explosion.     

激光熔池温度场检测研究

基于斯蒂藩-玻耳兹曼定律,提出采用电荷耦合器件(CCD)检测熔池温度场的方案,研制了一套CCD检测温度场系统.该系统主要由CCD、光学系统和数据分析软件组成.采用BF1400黑体炉对系统进行了标定,拍摄了不同功率下的CO2激光熔池,经过专用软件分析,得到了激光熔池温度场分布.结果表明该项技术能够实时检测整个熔池表面温度场,属于非接触测量,对熔池温度场无干扰.     

H-空间中集值映象的重合点定理及极大极小不等式

对著名的KKM定理进行了推广,然后利用所得结果证明了几个重合点定理及极大极小不等式。     

改进PIV技术在测量搅拌槽内流场中的应用

简化了粒子成像测速技术(PIV)的数据采集系统,通过AUTOCAD的二次开发,改进了PIV的图像处理.降低了成本,提高了测量精确度,并使之能适用地大尺寸、流质透明度较差的搅拌槽体系的流场测量.将改进PIV技术应用于搅拌槽内质量分数为0.6%CMC水溶液和清水流动场的测量,粒子图像清晰、数据准确可靠.     

大学物理实验中测量结果及不确定度的有效位数

介绍了物理实验中测量结果及其不确定度的有效位数,通过举例,对不同情况下与此相关的问题进行讨论,从而明确测量结果及不确定度的有效数字的取舍。     

CCD与计算机技术在结构形变测量中的应用

介绍了利用时间基线视差法处理钢结构变形测量数据的解算方法,并给出了实验结果。该方法考虑了分辨率、焦距以及外界环境条件的影响,采用有效的“直线内插法”进行消除,取得了观测误差小于2‰的结果。     

飞秒激光在半透明物质中的微爆破及应用

飞秒激光可以在玻璃内部加工出各种微小器件,比如光波导、光栅光耦合器等,也可以用在深板层内皮角膜移植手术中．因此,研究飞秒激光在半透明物质中的微爆,对医学应用领域具有重要的参考价值．文章介绍并探讨了飞秒激光在生物医学方面的应用及发展动态．     

A simulation study of ionization depletion in the auroral ionosphericF-region caused by strong convection electric field

THe effects of strong convection electric field on the electron density in the auroral ionosphericF-region have been simulated numerically by means of a physical model. It is found that an enhancement of electric field directed west-northward in post-noon or west-southward in pre-noon results in an ionization depletion with its maximum at altitudes 40–50 km higher than that of theF ₂ peak. When the enhanced electric field lasts for 45 min and has a maximum about 32 mV/m, the resulted ionization depletions reach their maximum at the time just ∼10 min behind the time when the convection electric field and ion temperature enhancements reach their maximum. This is consistent well with EISCAT observations. The magnitudes of the percentage ionization depletions and their recovery time are dependent not only on the intensity of the electric field, but also on the diurnal variation phase of the background electron density. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (49674241, 40074039) and the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education in China Biography: Cai Hong-tao (1976-), male, Ph. D. candidate, research direction: polar ionospheric modeling.