【摘要】：物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)取決于微觀原子分子的結(jié)構(gòu)、軌道特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。電子動(dòng)量譜學(xué)基于電子與原子分子碰撞單電離的物理過程,可以同時(shí)直接獲得原子分子的軌道電離能譜和動(dòng)量空間的軌道電子密度分布。在過去的幾十年,電子動(dòng)量譜學(xué)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得到迅速發(fā)展,已成為研究原子分子電子結(jié)構(gòu)的重要工具。隨著電子動(dòng)量譜儀的發(fā)展和理論的完善,電子動(dòng)量譜學(xué)已經(jīng)成功應(yīng)用于原子、簡單分子、復(fù)雜生物分子及固體表面的電子結(jié)構(gòu)研究,分析了多種物理效應(yīng)對(duì)原子分子體系電子結(jié)構(gòu)的影響,比如分子多構(gòu)象效應(yīng)、振動(dòng)效應(yīng)和電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)等。然而,受到譜儀能量分辨低、實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)性差的限制,Jahn-Teller效應(yīng)和相對(duì)論效應(yīng)等物理現(xiàn)象仍沒有得到充分的研究。當(dāng)分子電離時(shí),這些效應(yīng)會(huì)引起相應(yīng)的軌道退簡并、譜帶劈裂為能量間隔很小的結(jié)構(gòu),而且不同劈裂態(tài)的電子動(dòng)量分布不同,但形狀差異相對(duì)較小。要想細(xì)致研究這些物理效應(yīng)對(duì)原子分子電子結(jié)構(gòu)的影響,必須得到可靠的不同劈裂態(tài)的電子動(dòng)量分布,這就需要有高能量分辨和高統(tǒng)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。因此,搭建高分辨高效率的電子動(dòng)量譜儀是電子動(dòng)量譜學(xué)的重要方向。本論文的主要工作是在實(shí)驗(yàn)室已有的全角度電子動(dòng)量譜儀的基礎(chǔ)上,改造并完成了高分辨全角度電子動(dòng)量譜儀。一方面,通過利用低能電子槍和能量單色器,減小入射電子能散,并改進(jìn)單色器入口和出口以及加速傳輸透鏡的設(shè)計(jì),優(yōu)化電子束流,從而提高了譜儀的能量分辨。另一方面,通過采用由兩塊微通道板和三層延遲線陽極組成的新位置靈敏探測(cè)器,大大改善了譜儀的探測(cè)效率。通過以上改進(jìn),我們成功調(diào)試了高分辨高效率的全角度電子動(dòng)量譜儀,譜儀的能量分辨為0.53 eV,并且能夠穩(wěn)定且高效的運(yùn)行。本文利用該譜儀對(duì)甲烷、碘甲烷和丙烷分子開展了 Jahn-Teller效應(yīng)、相對(duì)論效應(yīng)、振動(dòng)效應(yīng)和干涉效應(yīng)的研究,深入分析了不同物理因素對(duì)它們電子結(jié)構(gòu)的影響。論文總共分為六章:第一章簡單綜述了原子分子物理學(xué)中常見的實(shí)驗(yàn)方法,并且介紹了電子動(dòng)量譜學(xué)的實(shí)驗(yàn)手段和研究進(jìn)展,以及本論文工作的目的和意義。第二章介紹了電子動(dòng)量譜學(xué)的理論框架和本文涉及到的幾種電子結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算方法,比如Hartree-Fock,密度泛函、SAC-CI、相對(duì)論和分子振動(dòng)效應(yīng)計(jì)算等。第三章介紹了高分辨全角度電子動(dòng)量譜儀的整體結(jié)構(gòu)和調(diào)試結(jié)果,并詳細(xì)描述了譜儀的改造部分。在能量單色器和分析器通過能都為100 eV的條件下,通過單色化電子束與Ar的碰撞實(shí)驗(yàn),檢驗(yàn)了高分辨譜儀的性能,標(biāo)定出譜儀的能量分辨為0.53 eV,角度分辨為Aθ=0.8。和Δφ=2.2。,對(duì)應(yīng)的動(dòng)量分辨為0.18 a.u.。第四章介紹了高分辨全角度電子動(dòng)量譜儀對(duì)甲烷分子最高占據(jù)軌道lt2的測(cè)量結(jié)果及Jahn-Teller效應(yīng)研究。測(cè)量得到的電離能譜由于Jahn-Teller效應(yīng)劈裂為JT-1、JT-2和JT-3三個(gè)態(tài)。實(shí)驗(yàn)獲得的JT-1與JT-3態(tài)的電子動(dòng)量分布也表現(xiàn)出不同的特征。由于Jahn-Teller效應(yīng),電子與分子振動(dòng)發(fā)生耦合,CH4+構(gòu)型在電離過程中會(huì)發(fā)生畸變。通過用電離瞬間分子幾何構(gòu)型從Td扭曲到穩(wěn)定離子構(gòu)型C2v、D2d或C3v的極限圖像,近似解釋了甲烷分子1t2軌道在電離過程中由于Jahn-Teller效應(yīng)造成的軌道退簡并、譜帶劈裂以及不同劈裂態(tài)電子動(dòng)量分布的差異。第五章介紹了碘甲烷分子的測(cè)量結(jié)果,首次得到了最高占據(jù)軌道的自旋-軌道劈裂組分2e3/2和2e1i2的電子動(dòng)量分布,理論方面用自旋-軌道二分量相對(duì)論和a墑葡嘍月奐撲閎娣治雋訟嘍月坌вΧ緣餳淄櫸腫擁撓跋臁Ｑ芯勘礱饗嘍月坌вΦ賈倫孕，

本文編號(hào)：2692645