氧气分子C3Πg(v)激发态光解离的离子速度成像研究.pdf

摘要

氧气分子(O)是自然界中最重要的分子之一，其光化学过程在地球大气以及星际

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空间中发挥着极其重要的作用。揭示氧气分子的光解离机理对于研究同核双原子分

子甚至同核多原子分子体系具有重要的指导意义。本文利用速度成像的方法探究紫

外波段氧分子的光解离过程，提取了O2分子光解的总平动能谱、通道分支比、产物

各向异性参数等动力学信息，结合前人的理论计算对解离机理进行讨论。

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本文第四章分别利用两束可调谐UV光将基态氧气分子O(XΣ)共振激发到

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CΠg(v2)里德堡态，并对光解离形成的碎片产物原子O(P)进行选态探测。实验结

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果表明，O在CΠ(v2)态的主要解离通道为O(P)+O(D)，与前人实验观测一致。

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相较于前人仅振动态分辨的实验，本章对O分子CΠ(v2)态自旋轨道分量中的不

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同转动量子态的解离过程开展了更为精细的研究，发现不同转动态的非绝热解离与

绝热解离通道之间存在着竞争关系，且这种竞争关系与转动量子态J有关。通过对

经典的Landau-Zener模型进行验证，发现该模型对于转动量子态分辨的通道分支比

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的精确预测存在困难。针对CΠg(v2)态中三个自旋轨道分量解离产物角分布的分

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析表明，解离过程中存在产物角动量的极化效应。结合势能曲线分析表明，1Πg(V)

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价态与2Π(V)价态对里德堡态CΠ(v2)的预解离都有贡献，使得转动态分辨的预

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解离过程因量子干涉而变得复杂。

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本文第五章利用可调谐UV光对基态氧气分子里德堡态CΠg的高振动能级(v

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4,5)进行选态激发，并对解离产物O(P)原子进行量子态分辨的成像探测研究。速度

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影像得到的总平动能释放谱显示主要解离通道为O(P)+O(D)，同时还在完整的(v=

5)激发区域内明显观测到了来源于氧气分子离子多光子解离形成的额外离子信号通

道。产物通道分支比结果表明自旋轨道分量内不同转动量子态的解离过程中存在着

非绝热解离与绝热解离通道的竞争。高振动态氧气分子的两个预解离通道分支比与

前人的理论预测有一定差异，并且表现出明显的波长相关性和自旋轨道分量相关性。

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通过对自旋轨道分量对应的解离产物的角分布分析，发现CΠg(v