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.     

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.     

强激光场条件下氘分子离子核动力学的理论研究

本文通过理论模拟氘分子离子处在不同初始核振动态的库仑爆炸核动能释放谱,详尽地研究了飞秒激光强场条件下氘分子离子在相应初始核振动态下的核动力学过程.计算结果表明:核动能释放谱中的峰值位置在很大程度上依赖于氘分子离子初始核振动态的选取,即氘分子离子在强激光场中的核动力学对其初始核振动态的选取非常敏感.     

飞秒强激光场下氮气分子库仑爆炸的研究

为进一步探究飞秒激光场下氮气分子库仑爆炸的作用机制,搭建高时间分辨的实验平台,利用高速数据采集系统实现数据的获取,采用协方差地图法并结合强激光与气体相互作用的物理规律,进行结果论证和数据分析。实验确定了氮气分子库仑爆炸的反应道,测算了不同反应道的动能释放量。     

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.     

飞秒激光场中甲醇产物离子的角分布

利用直流切片离子成像技术结合飞行时间质谱技术,我们研究了甲醇(CH_3OH)分子在800 nm飞秒激光场中的多光子解离和库仑爆炸过程.获得了甲醇分子在光场中的飞行时间质谱和产物离子的切片影像,分析得到了不同库仑爆炸通道碎片离子的动能分布和角度分布.本文对比分析了C-O键断裂产生H_2O~+的H转移通道和产生OH~+的非H转移通道的角分布,计算了不同激光强度下两个通道的各向异性参数α_2和(cos~2θ),并根据产物离子角度分布与激光强度和离子价态的关系,揭示了甲醇分子在飞秒光场中的准直机制为动力学准直.     

溴丙烯在800nm和400nm飞秒激光强场下的解离电离

利用自行搭建的飞行时间质谱仪,在800 nm和400 nm飞秒激光强场下对溴丙烯分子进行了电离解离过程的探究.通过分析离子产物的产率与激光功率的依赖关系并结合Keldysh因子计算,给出了实验中母体分子的电离机制;理论上,利用量子化学计算软件(Gaussian 09),对分子的化学键柔性力常数、反应通道出现势进行了计算,确认了溴丙烯分子的电离解离通道,发现了非共振多光子吸收导致的多个化学键的同时断裂,解释了母体分子离子电荷布局对反应路径的影响.     

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.     

载能分子离子或离子团与固体材料相互作用

综述近几年关于分子离子和离子团与固体材料相互作用的理论研究进展 ,重点讨论了离子之间的动力学相互作用效应对离子团库仑爆炸过程和能量损失的影响 .与单个原子离子相比 ,分子离子和离子团与固体材料相互作用过程呈现出一些不同的特征 ,其中最明显的两个特征是“库仑爆炸”现象和“vicinage效应”.前者是离子团中内部库仑力作用的结果 ,这种排斥力使得离子之间的距离不断变大 ;而后者是源自于固体中价电子气的极化作用 ,即离子团中单个离子运动产生的电激发相互干扰效应 .这种效应不仅影响离子团的库仑爆炸过程 ,如减缓离子团的爆炸速度和改变离子团的结构 ,同时还使得这种离子团的能量损失不同于那些由独立运动离子组成的离子团的能量损失 .     

N2和O2分子的强场光电离

本研究工作主要采用超声分子束、飞秒激光与飞行时间(TOF)质谱等实验技术相结合的方法研究了N_2和O_2分子在飞秒强激光场作用下的光电离.通过分析N_2和O_2分子的飞行时间质谱及碎片离子产额,得到了离子产额的激光强度依赖关系、激光极化效应和偏振度效应,并结合强场理论知识对光电离机制进行了细致地分析.     

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。     

D_3~+和H_3~+立体化学结构的测量

我们用高分辨技术,通过快分子离子在超薄固体膜中的库仑爆炸,测量0°方向出射产物的能谱,实测了H_3~+和D_3~+的立体化学结构.H_3~+和D_3~+是两个最简单的稳定的多原子分子离子.对H_3~+结构和性质的研究,不单对原子分子物理学科有重要的理论和实用价值,而且对剖析基元化学反应机理、阐明     

交叉电子束引起快H_2~ 的崩裂

近年,一些国家开展的快分子离子与固体膜相互作用的实验,不仅对研究固体中的原子碰撞提出了很多有吸引力的课题,而且提出了一种新颖的甚至是唯一的测定分子离子立体化学结构的方法.D.S.Gemmel等人已成功地测定了一些简单分子离子的立体化学结构。但是,当快分子离子通过固体膜时,除库仑爆炸外,还有电子损失、俘获、能损、能损岐离、多次散射、尾流效应等物理过程发生.虽然,分子离子的能量提高到Mev     

快H_2~ 与薄碳膜相互作用的各种产物测量

一、前言快分子离子与固体相互作用的实验和理论研究,是近七、八年间才在美、法等国发展起来的新领域.至今,大多数研究涉及到原子分子物理和固体物理的很多方面.通过这些研究,不仅仅大大加深了人们对带电粒子通过固体介质所受电磁场的认识,而且把从前由阻止本领所得的知识补充得更加详尽。值得提出的是:用快分子离子通过固体膜的库仑爆炸测其产物能谱和角分布的方     

强激光场中一维H2的经典动力学理论

利用经典理论采用辛算法计算了一维氢分子在超短强激光脉冲作用下的存活、电离、解离和库仑爆炸的动力学行为．研究了在相同波长、不同场强和相同场强、不同波长的动力学几率随时间演化曲线，分析了场强和波长的变化对氢分子动力学行为的影响，并给出了合理的物理解释．     

经典理论中强激光场下的二维异核氢分子离子(HD~+)

采用经典理论的辛算法数值求解强场下二维共面异核氢分子离子(HD+)的Hamilton正则方程,得到了二维异核氢分子离子(HD+)在激光场作用下的经典轨迹,计算了HD+的存活几率、电离几率、解离几率、Coulomb爆炸几率及相应的电子位置与核间距随时间的演化,并分析了单色场强度变化对HD+动力学行为的影响,将HD+与同核氢分子离子(H2+)的动力学行为进行比较,给出了物理解释.     

强场和原子分子物理专题·编者按

<正>随着啁啾激光放大技术及其相关研究的进展,人们在实验室中可以获得场强达到或者大于1014W/cm2、脉冲宽度小于100fs的激光脉冲.经过适当的压缩和参量转换过程,人们甚至可以获得脉冲宽度小于100as的光脉冲.原子分子体系在这样的光场作用下,表现出众多新奇的物理现象,包括多光子阈上电离、强场隧穿电离、越垒电离、相干高次谐波辐射、相干太赫兹辐射、分子阈上解离、分子键软化和硬化、分子库仑爆炸、阿秒瞬态吸收等.因为这类光场的电场强度可以和氢原子基态中电子感受到的原子核电场强度相当或者更大,脉     

强场下氢分子离子高次谐波谱的振动响应

利用含时波包方法中的劈裂算符方案研究了激光场中分子振动对氢分子离子高次谐波谱的影响.研究表明,平台区的高次谐波的强度随着振动量子数的增大而增强,增大激光强度能产生更强的谐波谱.     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.      

飞秒激光强场条件下碘化钠分子解离过程的理论研究

我们采用了精确的量子力学方法对飞秒激光强场条件下碘化钠分子的解离过程进行了理论研究.从计算结果中我们可以得到两个结论：第一,当泵浦-探测延迟时间超过300飞秒的时候,碘化钠分子开始光解离;第二,随着延迟时间的增加,有越来越多的处于激发态上的碘化钠分子被光解离.