高价离子的产生——光发射电子碰撞电离

使用延时脉冲电场技术 ,在TOF_MS上研究激光_金属_电场相互作用时产生惰性气体高价离子 .设计了一个能量及延时时间可调的光电子发生器 ,把光电离过程和光电子碰撞电离过程彻底分离开 .根据实验结果 ,提出高价离子是由光发射电子逐次碰撞电离产生的 .利用这种离化区 ,可以同时研究多光子电离过程及光发射电子碰撞电离过程 .     

从分子视角观察反应机理

据英国Nature，2006，443：122报道，丹麦奥尔胡斯大学的斯塔佩尔菲尔特（H．Stapelfeldt）正在研究一种新的观察化学反应的方法，即从分子视角实时观察化学反应过程中原子是如何相互交换位置，以及电子是如何重新排布的。研究中使用的装置是一台飞秒型的光电子光谱仪，它与以往研究中使用的传统装置不同。以前的光谱仪是通过用紫外光敲击出靶标分子的光电子来获知分子的电子结构的。     

测量超紫外线阿秒脉冲时间结构的光电子能谱非线性比例变换方程方法

为了研究化学反应、原子分子发光等超快速过程中电子态的时间演化过程,需要能量越来越高、脉冲时间宽度越来越短、单色性越来越好的光脉冲作为激发和探测手段.但是,如何快速、精确地测量这些光脉冲具体细致的时间结构,一直是科学界的一个挑战.在过去的十多年时间里,人们在测量超紫外线阿秒脉冲方面作出了巨大的努力,取得了显著的成果.迄今为止,已经发展出了几种测量阿秒脉冲时间宽度和重建脉冲形状的方法,如阿秒光谱相位干涉直接电场重建法(SPIDER)和阿秒频率分辨光学快门法(FROG).然而,这些方法都是从传统的光学测量方法演变而来的,不仅需要当代最先进的实验装置,而且需要十分复杂的分析计算方法和实验数据拟合过程.为了推动阿秒计量学的发展,进一步开展阿秒测量、脉冲时域定位(定时)、实验数据评估、探测器刻度,以及对阿秒脉冲光源进行改进、优化和应用,我们提出一种直接、快速、精确的基于光电子能谱变换方程的解析方法,利用激光辅助超紫外线气体电离技术,精确地观测超紫外线阿秒脉冲.新方法利用参数化的计算公式确定每个测量得到的光电子的相关激光相位,利用解析性的光电子能谱解谱技术,一步重建脉冲的形状和具体的时间结构.新方法不需要大量的光电子能谱的时间分辨测量,也不需要冗长的迭代计算和实验数据拟合过程,能从每个测量得到的光电子能谱重建出超紫外线脉冲的时域特性.用参数化公式从脉冲的能量带宽值计算得到脉冲重建结果的时间不确定性(即时间误差).由于变换方程建立了超紫外线脉冲时间特性、重要的激光参数(峰值强度、电场包络形状、相位、载波-包络相位等)、原子或分子的电离能,以及光电子能谱之间的直接联系,可以用它从各个已知参数值计算出未知的参量.通过观测、分析某些参数和特定谱项的变化规律,可以研究超快速反应动力学过程中随时间变化的相关信息.     

PLZST反铁电陶瓷的电场诱导多次相变现象

在掺杂４％Ｌａ的Ｐｂ（Ｚｒ,Ｓｎ,Ｔｉ）Ｏ３系统中发现了一种温度在－４０－４５℃内的外电场可诱导多次相变材料。电滞回线测试显示,在４ＭＶ．ｍ＾－１的电场作用下样品依次从亚稳反铁电态诱导进入两种铁电态,其中第二铁电态出现的临界场２．５ＭＶ．ｍ＾－１仅是已发现ＰＺＴ基陶瓷的１０％－２０％。Ｘ射线衍射测定样品室温下是正交相结构。     

PZST陶瓷铁电-反铁电相变温度随偏置电场的大幅度移动

在ＰＺＳＴ反铁电陶瓷电场诱导的亚稳铁电态中，观察到铁电－反铁电相变温度随偏置电场的增大向高温方向移动，平均移动幅度为 ３９℃／ｋＶ· ｍｍ~（－１）左右，移动范围可从室温到 ９０℃附近，远大于偏置电场对其他相变温度的影响．伴随着铁电－反铁电相变，热释电电流出现峰值，峰宽可达几十度，热释电系数可达 １０~（－６） Ｃ／ｃｍ~２· Ｋ数量级，介电常数呈阶梯式变化．     

Ca与共轭聚合物P3HT界面处的电子结构和化学反应

运用自旋涂膜(spin-coating)技术在清洁的Si片衬底上制备出共轭聚合物(regioregular poly(3-hexylthiophene), rr-P3HT)薄膜样品, 利用同步辐射光电子能谱(SRPES)结合常规X射线光电子能谱(XPS), 原位观测金属Ca在rr-P3HT表面沉积过程中的化学反应与界面电子结构. 发现在Ca沉积过程中, Ca不仅引起rr-P3HT能带弯曲, 而且选择性地与rr-P3HT中的S元素发生化学反应, 而与C元素没有明显的化学反应. 同时, 通过对Ca/rr-P3HT界面的价带和二次电子截止边变化的考察, 获得了Ca/rr- P3HT界面清晰的能级排布图像.     

K_3C_(60)光电离截面振荡

对K3±δC60 多晶薄膜进了同步辐射光电子谱研究 .入射光子能量为 17～ 86eV .实验发现K3±δC60 光电子谱的HOMO_1,HOMO及LUMO等导出能带的谱峰强度均随入射光子能量的增加而呈现振荡的性质 ,与纯C60 的光电子谱峰随入射光子能量变化的趋势相似 .结合C60 分子独特的笼状几何结构 ,认为其电离截面的变化是由于K3±δC60 的末态电子在C60 分子笼内形成球状驻波引起的 .以驻波的边界条件为基础进行理论计算 ,得到的电离截面极小值对应的光子能量与实验得到的结果符合良好 .     

一次人工触发闪电的宽带干涉仪观测

利用宽带干涉仪系统对一次人工触发闪电放电过程的观测结果,从电场变化、辐射源定位和辐射频谱3个方面对正先导发展过程进行了分析。结果表明：虽然正先导发展过程中辐射很弱,但在近距离处仍然可被探测到。而负极性击穿过程则有相对较强的辐射。正先导发展过程中通道分叉很少,初始发展速度约为10^m/s的量级。经25MHz高虎波器后的能量谱分布表明,正先导过程辐射峰值频率约25－30MHz,而负极性击穿过程能量峰值频率约为60－70MHz。     

无碰撞磁重联中的电子动力学

磁重联提供了一种快速地将磁场能量转化为等离子体动能和热能的物理机制, 它和空间 物理中的许多爆发现象密切相关. 另外, 空间环境中的等离子体基本上是没有碰撞的, 人们更加 关心的是无碰撞的磁重联过程. 本文从以下几个方面论述了电子动力学行为在无碰撞磁重联中 的作用. 在离子惯性长度尺度范围内, 离子和电子的运动是分离的, 由此产生的Hall 效应决定了 此区域中的重联电场. 另外, 电子的运动决定了重联平面内电流体系, 同时形成了沿分界线的电 子密度降低区域, 这种重联平面内的电流体系决定了垂直重联平面的第三方向磁场分量的结构; 在电子惯性长度尺度范围内, 电子压强分布的各向异性决定了在此区域内的重联电场的大小; 高 能量电子的产生是磁重联的一个重要特征, 重联电场在电子加速的过程中起着决定性的作用, 但 不同的磁场位形及其时空演化会影响电子加速的过程, 并决定电子的最终能量; 讨论了X 点附近 的次级磁岛不稳定性形成小磁岛的模拟结果和观测证据, 及其对电子加速的可能影响; 对电子动 力学行为在实验室等离子体磁重联中的进展也做了介绍. 最后, 指出了一些尚未解决的问题.     

外电场中分子内电子转移速率常数的研究

电子转移在有机分子及生物体中有重要意义,是目前最活跃的研究领域之一.关于电子转移的速率理论,目前有Marcus的经典模型、对核运动作量子力学处理的量子力学模型,以及忽略核运动隧道效应而考虑非绝热电子态跃迁的半经典模型.在研究对称双势阱结构图1(a)的电子转移时,有适合于弱偶合的半经典动力学模型.而在外电场中,电子转移反应能垒降低,势能面结构不再是对称结构图1(b),这时,基元步骤为放热反应.当外电场达到某一阈值时,反应能垒完全崩溃,变为如图1(c)所示的无能垒结构.在外电场中考察反应的重组能(E_λ),电子转移矩阵元(V_(AB)),活化能及反应速率常数,对分子电子器件等的研究具有重要意义.本文在谐振模型近似下,建议外电场作用下双势阱结构的半经典模型,计算在外电场作用下共线电子转移O_2O_2~-→O_2~-O_2的透热势能面、过渡态结构参数及反应速率常数.     

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。     

Ca与共轭聚合物PDHFV界面的形成及化学反应

利用自旋涂膜(spin-coating)技术在清洁的Si衬底表面制备出共轭聚合物薄膜(poly(9,9-di-n-hexylfluorenyl-2,7-vinylene), PDHFV)样品, 利用同步辐射光电子能谱(SRPES)技术结合常规X射线光电子能谱(XPS)技术原位研究了Ca在PDHFV表面的沉积过程. 在Ca的初始沉积阶段(<1.9 ML), PDHFV薄膜中吸附的氧向界面聚集并与沉积的Ca发生反应; 同时, C 1s芯能级谱随Ca覆盖度增加而展宽, 表明在该阶段聚合物中乙烯基上的C原子与沉积的Ca原子间发生强烈相互作用. 当Ca的覆盖度从1.9 ML增至5.4 ML时, Ca原子主要与聚合物苯基中的C原子发生相互作用, 并伴随着C 1s峰向高结合能方向移动. 整个界面形成过程中, 没有出现明显的带隙态和电子注入势垒; 通过与常规的聚烷基芴(poly(9,9-dioctylfluorene), PFO)比较发现, 乙烯基的引入可以很好地抑制界面带隙态的出现, 这对提高界面的复合发光效率非常有利.     

PLT/P（VDF-TrFE）纳米复合材料的热释电性能研究

采用溶胶－凝胶方法制备出ＰＬＴ纳米晶微粉，并用该微粉在超声分散下与Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）进行均匀复合，成功地制备了ＰＬＴ／Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）纳米复合材料。测定了不同体积分数下样品的介电湿谱；结合ＳＥＭ形貌观察，利用Ｂｒｕｇｇｅｍａｎ模型较好地解释了复合样品的介电特性；对不同极化电场下复合样品的热释电性能和优质因子进行了研究，结果显示，当极化电场为４５ｋＶ／ｍｍ，样品的优质因子可高达１．７３μＣ     

无碰撞磁场重联中电子动力学的粒子模拟

采用二维全粒子模拟方法研究了存在初始引导场情况下的无碰撞磁场重联中电子的动力学特征, 在计算中采用的质子电子质量比为m_i/m_e=256. 结果表明, 初始强引导场的存在将会改变电子的流向, 在沿着分离线的电子入流区出现了电子密度空洞和平行于磁场的电场, 入流和密度空洞只出现在二、四象限内. 另外与采用较小的质子电子质量比的计算结果不同的是, 在X线附近的扩散区出现了新的结构特点: (1) 在此处同时出现了狭窄的电子密度增大区和空洞区; (2) 与X线附近电子密度的变化相对应, 在扩散区沿着一、三象限的方向出现了较强的平行电场, 而这部分电场对电子的加速和加热可能会比空洞区的电场作用更大一些.     

含氧有机小分子的内禀特征轮廓

借助于电子运动的经典转折点, 将量子化学精密从头计算方法和由光电子能谱实验测定的电离能结合起来, 定义和计算了分子的内禀特征轮廓.对几个含氧有机小分子的内禀特征轮廓进行了研究, 经过大量的计算, 绘出它们的三维立体图像. 对其中的一些特征截面进行具体分析, 可以获得在形成分子过程中各原子的一些空间变化信息.     

金属/聚合物界面的形成、电子结构与化学变化

金属/聚合物界面是聚合物发光二极管和聚合物太阳能电池的核心部件,研究和理解这些界面的特点将有助于更好地对界面进行优化和提高器件性能.本文综述了利用光电子能谱技术研究金属/聚合物界面的主要进展,包括界面的电子结构、电荷转移、化学反应、界面扩散以及氧在界面处的聚集行为等,这些研究成果的获得对相关器件的设计与优化具有重要意义.目前,尚需更细致的工作来阐明金属/共轭聚合物界面的形成机制,并从理论上指导相关界面的制备过程与工艺.     

MoS_2摩擦表面氧化与电子转移

MOS_2是优良的固体润滑材料,在摩擦过程中受到压应力、剪应力和摩擦热等环境因素的影响而导致表面氧化失效.用XPS技术对摩擦表面化合物的解析普遍认为是由Mo~(4 )和Mo~(6 )组成的混合物,并认识别MOS_2的失效造成硫原子的流失,继而Mo~(4 )更容易氧化成Mo~(6 ).但是,Mo~(4 )转变成Mo~(6 )的反应历程迄今仍未澄清.我们采用电子自旋共振谱(ESR)和X-射线光电子谱(XPS)技术,研究Mo~(4 )向Mo~(6 )的反应历程时存在有Mo~(5 )的过渡态,Mo~(5 )进一步与氧作用生成稳定的Mo~(6 ),并以MoO_3形式存在,因此,摩擦表面存在着Mo原子的多种化学状态.MOS_2摩擦表面化合物的形成,是Mo4d轨道上的电子转移过程.     

基于真实地磁场的中低纬电离层电场理论模式

地磁场作为电离层电动力学过程的背景磁场, 对全球电离层发电机过程以及电离层电场、电流的分布有着决定性的影响. 在研究电离层电场经度结构等精细问题时, 以往模拟中经常采用的偶极场近似过于粗糙和理想化. 基于电离层发电机理论, 通过改进原有电离层电场模式, 在改良的APEX坐标系下发展了一个电离层发电机模式. 该模式较为灵活, 地磁场既可采用较为真实的国际地磁参考场(IGRF)也可采用理想的偶极场, 中性风场和电导率由经验模式的输出参数计算得出. 采用逐线法求解电势的偏微分方程得到中低纬电离层静电势、电场和电流的时空分布. 模式较好的再现了电离层电势、电场和赤道电集流的基本结构和形态, 可应用于中高层大气、电离层电动力学过程的相关研究.     

冰芯粉尘微粒的X射线光电子能谱扫描电镜研究——粉尘对冰芯SO42-记录的影响

用Ｘ射线光电子能谱表面分析技术和配有Ｘ射线能谱分析仪的扫描电镜对提取于希丰邦玛峰冰芯的不溶粉尘微粒样品进行测定分析,结果显示,微粒物表面的ＳＯ＾２－４及ＳＯ＾２－０３含量明显高于内部,这种差异源于大气粉尘在沉积到雪冰中以前对ＳＯｘ的捕捉,因而与微粒本身的含硫物成分于不同来源。     

基于Cole-Cole模型的水下主动电场定位系统有限元模拟

水下主动电场定位方法是一种模拟弱电鱼水下主动电场定位器官的新型水下终端导航定位方法.水下主动电场定位系统的幅值频率特性(amplitude information-frequency characteristics)存在探索死区(DFDZ)和转折频率点(FIP)现象,基于传统理想电磁场理论的水下主动电场定位系统模型无法模拟出上述现象.为从理论上解释和模拟出主动电场定位系统的DFDZ和FIP现象,受勘探地球物理的启发,猜想该现象与被测物体和周围溶液之间的界面上产生激发极化效应相关;为验证猜想的正确性,采用最为广泛使用的激发极化效应模型——Cole-Cole模型来模拟激发极化效应,并在此基础上建立了基于Cole-Cole模型与理想电场模型耦合的有限元模型对主动电场定位系统的幅值频率特性进行模拟计算.计算结果表明:(1)该模型能够有效模拟出水下主动电场定位系统转折频率现象并与实验结果相吻合;(2)证实了采用激发极化效应来解释水下主动电场定位过程中存在的频率转折现象的合理性.该模型的建立有助于深入理解主动电场定位物理机制,并对主动电场定位系统的工程设计具有指导作用.