阈值光电子-光离子符合技术及其在分子的同步辐射光电离研究中的应用

光电离方法是研究原子、分子和团簇的能态、结构及动力学性质的重要工具和手段之一。光电离实验是研究实验中出现的3种粒子即吸收的光子、产生的离子和出射的电子的相互关系。研究入射的光子和出射离子关系的技术主要有:四极质谱、飞行时间(TOF)质谱、扇型磁场及电场和磁场相结合的Wien-filter方法等,测定特定质量的离子计数强度随入射的光子能量变化的关系,获得光电离效率曲线(PIES)。分析入射的光子能量和出射电子的动能的关系,可分为两种主要技术:一种是固定入射的光子能量,分析出射电子的动能,即目前广泛应用的光电子能谱技术(PES);另一种方法是改变入射光的波长,研究当入射光子能量等于分子电离阈值或某一个态的阈值能量时产生的零动能的光电子,由此获得阈值光电子谱——TPES。阈值光电子和同一事件的光离子符合获得阈值光电子-光离子符合谱(TPEPICO)。符合技术实际上是研究同一电离事件3种粒子的关系,广泛用于离子-分子反应和解离动力学。     

高能宇宙中微子的声探测

中微子在基本粒子家族中素有鬼魂粒子之称.它静止质量等于零,不带电荷,以光速运动,几乎不与任何物质发生相互作用.虽然它与质子、光子、电子并列为稳态粒子,但要直接探测它是不可能的. 1956年美国物理学家科温(L.Cowan)和雷恩(F.Reine)在新墨西哥州利用一台早年研制原子弹后废弃不用的反应堆作为反中微子源(中子衰变后产生,即n→p~ e~- (?)),估计每秒可产生10~(18)个(?)(反中微子),通过常年记录(?) p→n e~ , e~ e~-→rr反应中产生的光子辐射证实了确有(?)存在.自此以后,中微子探测,特别是太阳中微子和宇宙中微子探测便一直研究不断.近年来,随着高能天体物理研究的进展,人们并始酝酿打开中微子的天文观察窗口.因为,中微子不象光子,它不受磁场影响,也不会被散布在空间的宇宙尘埃及星光所散射,能穿透致密星体,因此,它可能带来远古宇宙纪元的信息,是理想的宇宙信使.(据估计,10~(14)eV光子一光子散射的结果,距离达10~7     

动态扫描在NR-PC 平板透镜目标探测成像中的应用

用时域有限差分法(FDTD)研究了基于等效负折射光子晶体(NR-PC)平板透镜的动态扫描系统在目标探测成像中的应用. 通过对负折射光子晶体(NR-PC)平板透镜的仿真和研究得到: 由于微禁带和共振激发效应, 在共振频率0.3068(a/λ)处出现很强的光波透射峰, 从点源发出的光波在经由NR-PC 平板透镜聚焦于目标后, 在该处将会产生极强的后向散射波, 使得后向散射波的再聚焦横向扫描分辨率和图像分辨率有了极大的提高. 另外, 通过将非动态扫描方案与动态扫描方案进行对比, 可以发现动态扫描方案能够获得较好的再聚焦分辨率,具有一定的优越性. 为将理想化的LHM 平板透镜探测成像系统转化为可实现的NR-PC 平板透镜系统提供了重要依据, 从而对优化探测成像系统的性能、实现小目标的探测及成像具有十分重要的意义.     

激光化学与物理学:下一个科学新领域

原子和分子是如何与光发生相互作用的 ?人们也许会认为业已成熟的现代激光光谱学已经回答了这一基本问题 ,今后只需应用好我们的知识资源就可以了。然而 ,超短、超强脉冲激光器的发展已使人们认识到在光与物质相互作用方面尚有许多问题需要研究。众所周知 ,超短脉冲激光器使人们能够在飞秒尺度上对分子过程进行实时探测。然而最新的进展并不是出自于脉冲的超短时间宽度 ,而是起源于光脉冲的极高光强。线性调频脉冲放大器的出现 ,大大地增加了超短脉冲激光器的输出能量。现在 ,即使是在大学的实验室中也可利用实验台上的高功率线性调频脉冲放…     

折射率加和性的条件

折射度(refractivity)具有加和性(addition)是早在十九世纪就被物理学家们证明了的。一百多年来,折射度的研究成为物质结构研究的重要手段之一。虽然矿物学家们常用格拉斯顿-代尔及阿仑的折射度,但更常用折射率(refractive index或index of refraction)的概念来讨论问题。长期以来,折射率的加和性一直被大多数光性矿物学家运用着,并在这个基础上编制了大量的固溶体系列光性与化学成分成直线关系的图表。似乎折射率的加和性是必然的,其实并非如此。下面笔者就等轴晶系的固溶体为例论证加和性的必要条件。一、折射率加和性的必要条件的分析用折射度加和性为基础可以很容易地论证折射率加和性的条件。目前物理学家们认为格拉斯顿-代尔以及阿仑的折射度公式都是缺乏理论基础     

1T-TaS_2相变的磁场效应研究

1T-TaS_2是一种准二维化合物,由于电子-声子的相互作用,在温度600—180K间相继发生金属态-非公度(IC)-近公度(NC)-可公度(CC)电荷密度波态等一系列相变.相变过程中发生了电荷密度波(CDW)的形成及其调制波矢的改变.由于CDW在Fermi面处形成一能隙,构成一近似闭合的电子结构,使1T-TaS_2呈半导体电导特性和抗磁性.在准一维化合物研究中已经观察到:由于磁场与Fermi面附近的电子强烈耦合,导致Fermi面变形和新相变的出     

CF_3CDCl_2分子红外多光子吸收的光热光谱

在强红外激光场中,多原子分子红外多光子吸收测量不仅对研究多光子离解机制起着重要作用,而且对处理高强度辐射与分子振动能级之间的相互作用以及分子内的V-V振动弛豫过程等也起着重要作用。氘代氟里昂123(CF_3CDCl_2)是激光分离氘同位素最有前途的原材料之一。研究其多光子吸收谱对激光分离H/D同位素将有实用价值。1978年,J.B.Marling首次发表了该分子的红外线性吸收谱。本文报道用光热探测技术成功地获得了CF_2CDCl_2分子的红外多光子吸收谱,并发现线性吸收谱944cm~(-1)处的吸收峰在多光子吸收谱中分裂为947cm~(-1)和927cm~(-1)两个吸收峰。     

你,是技术吗?

<正>当你在阅读这本杂志的时候,你的眼睛正在捕捉从纸面反射出来的光子。光子穿过每只眼睛的晶状体和虹膜,经过聚焦和调整后到达眼底。眼底有些小小的化学光感受器,它们就像一些小开关,受到光子击打后被激活,继而激活眼底的神经元,将这些光信号图案传输到大脑,由大脑处理后促进思维的迸发,最终让你能够理解这些语句。当你意识到自己看懂了一个字,你的眼睛就会自动移动到下一个字,再下一个字     

奇特的强子X(3872)及其质量精确测量的新方法

<正>质子和中子通过强相互作用束缚到一起形成各种各样的原子核,再通过电磁相互作用与电子一起形成原子,从而构成了宇宙中的可见物质.强相互作用的基本理论是于20世纪70年代建立起来的量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD).在QCD中,参与强相互作用的基本粒子是夸克和胶子.与质子和电子分别带正负电荷类似,夸克带有3种不同的色荷;与传递电磁力的光子不带电荷不同,在夸克间传递强相互作用的胶子具有8种色荷,从     

二维光子晶体线缺陷波导慢光抽运增强光参量增益

推导了非线性光子晶体线缺陷波导中抽运光群速度与光参量放大增益的理论模 型. 理论结果表明, 慢光抽运可以增强光参量放大效应. 为获得相同的增益, 当波导长度不变时, 慢光波导所需的抽运光功率可以减少为普通波导的(v_gn/c)²; 当抽运光功率不变时, 慢光波导所需的长度可以减少为普通波导的(v_gn/c)², 其中n为普通波导的材料折射率, v_g为慢光波导的群速度, c为真空中的光速. 数值计算结果验证了我们的理论预测.     

宇宙中最奇怪的事物:量子缰结

量子(光子)缰结并非科学新闻,且已将此现象应用于技术,尽管如此,但对其本质的认识还是个谜。量子论的奠基人薛定根把缰结现象称之为量子理论的主要特性;爱因斯坦因无法解释,把它称之为“鬼魅行为”。那么量子(或光子)缰结究竟是怎么回事?简单地打个比喻,若有光子A和光子B相互缰结,即使两者相隔甚远(如几十亿光年),可是它们会产生即时的因果联系。譬如你打一下光子A,那个相离甚远的光子B会即时感到“痛”。不是说光速(30万公里/秒)是宇宙中的最高速度吗?那么它们是如何取得即时的联系?目前尚无答案。虽然在理论上早就出现量子缰结,不过迄今…     

2,5-二甲基呋喃/氧气/氩气低压预混层流火焰燃烧中间物种的鉴定

利用同步辐射真空紫外光电离质谱结合分子束采样技术, 研究了燃烧当量比(Φ)为2.0的2,5-二甲基呋喃(DMF)/氧气/氩气低压预混层流火焰燃烧特征, 得到DMF火焰的光电离质谱和燃烧中间物的光电离效率谱. 将实验测量得到的电离能与文献中的电离能或者利用量子化学从头算(ab initio)方法得到的理论电离能比较, 确定了DMF燃烧中间物种的化学结构. 在DMF火焰中探测到了包括呋喃类、芳香烃、自由基等在内的70多种分子和自由基.     

硅基-钙钛矿叠层太阳能电池的光管理策略

硅基-钙钛矿叠层太阳能电池的研究进展迅速,两端叠层器件的最高效率在短短几年内就达到了29.8%,有效解决了硅太阳能电池效率受限于肖克利-奎伊瑟(Shockley-Queisser)极限而难以大幅度提升的问题.两端硅基-钙钛矿叠层器件的主要结构是由宽带隙的钙钛矿顶电池和窄带隙的硅基底电池组成,其中顶电池吸收高能光子,底电池吸收低能光子,达到扩大光吸收范围的作用.然而,由于硅基-钙钛矿叠层器件功能层多且器件结构较为复杂,光吸收过程中会产生多种吸光损失,光吸收的分配不合理也会导致无法充分利用入射的光子以达到最佳的器件效率.可靠的光管理策略是改善上述问题的有效方法,一方面通过钙钛矿的带隙调控等方式,对顶电池和底电池进行合理的光吸收分配,可以有效促进子电池间的电流匹配.另一方面,通过选择合适的功能层、构建陷光结构等方法有效减少寄生吸收、反射以及透射损失,提高入射光利用率,最终提高整体叠层器件的效率.本文首先介绍了光吸收损失的主要形式,然后从钙钛矿顶电池和硅基底电池两方面的光管理策略入手,总结分析目前领域内关于提高光吸收范围、优化光吸收分配、抑制光吸收损失等方面的研究工作进展,最后对目前仍然存在的...     

新型χ-射线激光脉冲器

它使一个原子显得像足球那么大,1微秒(10-6秒)时间似乎无限的长。有人在实时看到过蛋白质如何折迭吗?有人看到过当光子击到叶缘素分子时发生了什么?迄今还没有。这些事情发生得太快,而且这些东西的结构又太小,以致今日的技术还难于对它们成像。生物学中一些最基本过程的详细情况,从细胞的死亡到光合作用,还一直未为人眼所见。这种情况可能不久就会改变,由于新一代的χ-射线激光器可使其能量的集中程度达到比目前一般的类似仪器效能大10亿倍。科学家已可将最小、最快事件的物理学过程加以揭示。人们称之为自由-电子激光器的仪器曾存在过一个…     

三光子实验

电子是人们最常见的一种基本粒子。在自然界中,电子是最轻的带电粒子。正电子是电子的反粒子。电子和正电子有电弱作用(电磁相互作用与弱相互作用的统一)和引力相互作用,但没有强相互作用。由电子和正电子组成的系统,是最简单的电磁相互作用系统,可以用量子电动力学的理论来精确地描述它们。湮没是电子和正电子相互作用的一个特点。在湮没过程中,一对正负电子转化为一些光子。这是粒子间会互相转化的有力证据。当自由正负电子直接碰撞时,可以发生湮没。但正负电子也可以先组成束缚态,然后再湮没。由一个电子和一个正电子组成的束缚态有点象氢原子,但里     

宇宙背景温度可能起源于量子场真空

在量子场真空中具有加速度的粒子会导致温度的出现,这个理论用于粒子物理学是可行的.量子场真空存在着温度效应.宇宙空间飞行着大量的荷电粒子,在电磁场的作用下频繁地产生加速度.具有加速度的宇宙线粒子在真空(量子场的最低能量态)中也就应有温度效应发生. 粒子加速度a与温度T的关系为kT=1/2 ah/πc,(1)这里k是玻尔茨曼常数,c是光速,h是普朗克常数.现在我们用量纲的方法,从宇宙线和天体物理的观测数据来估算宇宙背景温度T_0的数量级.荷电粒子平均加速度(?)与电磁场强度成正比,因此,(?)与宇宙空间的电磁能密度成正比.对于背景温度,应当用星系际磁场能     

C_4H_4Y(Y=O,S)与LiCH_3分子间锂键相互作用的密度泛函理论及二级微扰理论研究

在DFT-B3LYP/6-311 G**水平上求得C4H4Y---LiCH3锂键复合物势能面上的3个稳定构型,频率分析表明,复合物中C10-Li14在键长增大的情况下发生了反常的伸缩振动频率蓝移.经MP2/6-311 G**水平计算,在3个复合物中,含基组重叠误差(BSSE)及零点振动能(ZEP)校正的单体间相互作用能分别为?45.75,?35.70和?39.10kJ.mol?1.自然键轨道理论(NBO)分析表明,C4H4O和LiCH3间可以分别形成n-σ和π-s型两种锂键复合物(复合物Ⅰ和复合物Ⅱ),而C4H4S和LiCH3间形成的复合物Ⅲ中同时具有π-s和n-s型的锂键相互作用.另外,分子中原子理论(AIM)分析也表明,3种复合物中均存在分子间锂键弱相互作用.     

地磁学发展史的启示

地磁学诞生于指南针的发明和测向的应用,它的发展从一开始就与实际应用紧密结合,因此,鲜明的实用性色彩是地磁学这门古老学科与生俱来的特点,正是这一特点。使地磁学有着广泛而实在的社会需求,因而也获得了强劲而持续的发展动力。另一方面,地磁学的基本理论(如地磁场起源、电磁波传播、磁层与电离层的形成以及日地相互作用等)深深植根于物理学、化学和数学,这就使得地磁学得以与数理科学同步发展。此外,地磁学是以磁场测量为基础的实验性学科,所以,它又与技术进步息息相关,新仪器的发明、计算机的发展和空间探测无不有力地推动着地磁学的发展。     

路面蜃景:热空气的把戏?

路面下蜃景是日常生活中极易见到的现象.长期以来,它被学术界公认为是由于路面空气层温度梯度引起的折射率梯度所形成的一种光的折射现象.但也有一种不同的观点,认为蜃景就是在掠入射条件下的一种镜反射现象.由于缺少合理、定量的证据,公认的光折射理论并没有受到动摇.本文展示了几幅从湖北省武汉市喻家山北路的一段路面上实验拍摄到的蜃景图像,拍摄时间为2009年12月的冬日.同时,采用热电偶测量结果表明,该路表面及其上空气层并无明显的温度梯度.这个实验为质疑下蜃景由温度梯度引起光线折射而形成的理论提供了直接证据.此外,检测发现,发生蜃景反射的道路平面上的临界掠入射角约0.2°,根据瑞利准则,这个角度不能使粗糙面像光滑表面一样将入射光反射.所以,该现象应作为粗糙面散射的一个似镜反射观测效果,并不能从根本上由光在空气层中发生折射来解释.本研究结果表明,这里展示的成像机制和基于观测的分析方法,为认识在粗糙面的掠入射条件下发生的多种散射现象提供了一种有潜力的方法,如在结冰湖面上偶然观测到的亮度异常的上蜃景以及非镜向反射峰值现象.     

真空“火花”的探测

现在理论物理学家们都认为真空有复杂的结构,根据量子力学和量子场理论提出了许多关于真空的概念。一般认为真空是可以极化的虚粒子的凝聚体,并不断地进行着无规则的涨落。这种虚粒子不仅是理论上的概念,而且包含着可以直接观测到的效应。表现在电动力学方面的效应,熟知的有:①原子和原子核的自发辐射就是虚光子气的涨落效应;②卡西米尔效应可用真空虚粒子的概念来解