（原子与分子物理专业论文）三氟碘甲烷分子和环丙烷分子高能量分辨电子动量谱学研究.pdf

中国科学技术大学硕士学位论文摘要 摘要 本论文主要介绍了我们利用高能量分辨电子动量谱仪，对三氟碘甲烷分子 和环丙烷分子所进行的电子动量谱学研究，并把实验结果与理论计算的电子动 量分布进行了比较。 正文共分为三章： 第一章：主要介绍了电子动量谱学的理论基础以及本论文研究工作所采用 的实验仪器的基本参数。简要介绍了光电子能谱学对自旋轨道耦合与 j a h n t e l l e r 效应的研究情况。 第二章：主要介绍了利用高能量分辨电子动量谱仪对三氟碘甲烷分子进行 的电子动量谱学研究。获得了该分子在9 1 4 5e v 范围内的实验电离能谱，从 实验上得到了该分子5 e 轨道与5 a l 轨道的电子动量分布，并与理论计算的结 果进行了比较。同时还从实验上获得了5 e 轨道自旋轨道相互作用劈裂的两部 分的电子动量分布及分支比。 第三章：主要介绍了利用高能量分辨电子动量谱仪对环丙烷分子进行的电 子动量谱学研究。获得了该分子在9 1 8 5e v 范围内的实验电离能谱，从实验 上得到了该分子的3 e 轨道、l e ”轨道、3 a 1 轨道和1 a 2 ”轨道的电子动量分布， 并与理论计算的结果进行了比较。澄清了3 a l 轨道和l a 2 ”轨道排序的争议。 同时还从实验上获得了3 e 轨道j a h n t e l l e r 效应劈裂的两部分的电子动量分布 及二者的分支比。 第i 页 中国科学技术大学硕士学位论文a b s t r t a b s t r a c t i n 廿l i st h e s i s ，e l e c 协o nm o m e n t u md i s t r i b u t i o n so ft r i n u o r o i o d o m c t h a n ea n d c y c i o p r o p a n e a r e i n v e s t i g a t e db yu s i n gt h eh i g h e n e l i g y r e s o l u t i o ne l e c 仃o n m o m e n t u ms p e c t r o m e t e f a n dc o m p a r e dw i t ht h et h e o r e t i c a lr e s u l t s t h i st h e s i sc o n s i s t so ft h r e ec h 印t e r s ： 。 t h ef i r s tc h 印t e ri n t r o d u c e sm et h e o r c t i c a lb a c k g r o u n do fe l e c t r o nm o m e n t u m s p e c t r o s c o p y 踟dt h ep a r a m e t e r so ft h ee x p e r i m e n t a la p p a r a t u su s e di n t h i sw o r k t h ep h o t o e l e c t r o n s p e c t r o s c o p yi n v e s t i g a t i o n s 0 n s p i n o r b i t a lc o u p l i n g锄d j a h n t e l l e re 腩c ta r ea l s ob r i e n yi n t r o d u c e d t h es e c o n dc h a p t e rm a i n i yi n t r o d u c e st h ee l e c t r o nm o m e n t u ms p e c t r o s c o p y s t u d i e so nt r i f l u o r o i o d o m e t h a n e t h ee x p e r i m e n t a lb i n d i n ge n e i 彰s p e c t r o s c o p yo f t h i sm o l e c u l ei nm er e g i o no f9 l4 5e vi so b t a i n e db y u s i n gm e h i g h - e n e 唱y - r e s o l u t i o n e l e c t r o nm o m e n t u ms p e c 仃o m e t e r ，撕dt h ee x p e r i m e n t a l m o m e n t u md i s t r i b u t i o n sf o r5 e 7a n d5 a i o r b i t a l sa r eo b 捌n e da n dc o m p a r e dw i t ht h e t h e o r e t i c a lr e s u i t s t h ee x p e r i m e n t a im o m e n t u md i s t r i b u t i o n s 锄db m n c h i n gr a t i oo f t h et 、 ，oc o m p o n e n t so ft h es p i n o r b i t a ls p l i t t i n gf o r5 e o r b i t a la r ea l s op r e s e n t e d t h et h i r dc h 印t e rm a i n l yi n t r o d u c e st h ee l e c t r o nm o m e n t u ms p e c 臼d s c o p ys t u d i e s o nc y c l o p r o p a n e t h ee x p e r i m e n t a lb i n d i n ge n e r g ys p e c 们s c o p yo ft h i sm o i e c u l ei n t h er e g i o no f9 l8 5e vi so b t a i n e db yu s i n gt h eh i g h e n e r g y r e s o l u t i o ne i e c t r o n m o m e n t u ms p e c t r o m e t e r 锄dt h ee x p e r i m e n t a lm o m e n t u md i s t r i b u t i o n sf o r3 e 、 l e ”、3 a l a n dl a 2 ”o r b i t a l sa r eo b t a i n e da n dc o m p a r e dw i t ht h et h e o r e t i c a lr c s u l t s t h ee x p e r i m e n t a lm o m e n t u md i s t r i b u t i o n sa n db r a n c h i n gr a t i of o rt h e斜o c o m p o n e n t so f t h ej a h n - 1 e l l e rs p i i 伉n gf o r5 e o r b i t a la r ea l s oo b t a i n e d 第箱页 中国科学技术大学学位论文相关声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究 工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的 同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权， 即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和电子版，允许论文被查阅或借阅，可以将学位论文编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名： 劢汐7 年岁月，2 日 中国科学技术大学硕士学位论文 引言 日l 毒 ，i 口 原子分子的能级结构和动力学问题直是原子分子物理学自2 0 世纪初建 立以来的最基本的问题。要研究原子分子的能级结构和动力学，需要使原子分 子发生相关的变化，例如，使原子分子激发或电离，而为使它们激发或电离， 必须给它们传递能量，碰撞就是一种行之有效的传递能量的方式。根据能量守 恒和动量守恒定律，入射粒子的质量肘和动能e o 与被碰撞的静止电子的质量朋 和获得的动能e 之间有如下关系 岛= 舄瓮e ” 4 所a 彳c o s 2 矽4 其中缈为碰撞后电子的出射方向与入射粒子入射方向的夹角。 当被碰撞的电子出射方向和获得的能量一定时，即在缈和乞固定的情况 下， 厶= 舄篝疋去 当m = 聊时，取得等号。这表示当入射粒子的质量与电子的质量相同时，要使 被碰撞的电子获得相同的能量，所需要的入射粒子的动能最小。从这一方面可 以看出，选用电子作为碰撞源具有能量传递率( ，7 ：等) 较高的优点，因此， 岛 电子碰撞方法是碰撞实验中较为有用的方法。 电子动量谱学就是一种以电子碰撞方法为基础，研究原子分子结构的分支 学科。它诞生于二十世纪7 0 年代，由于直接抓住了描述电子运动规律的两个最 主要的方面：能量和动量分布，而在创立之初就受到了人们的广泛关注。近二 十多年来，电子动量谱学更是迅速发展，研究成果层出不穷。随着电子动量谱 学的进一步发展，实验仪器的进一步改进，电子动量谱学的研究领域也在不断 扩大。在这种情况下，我们也利用我们电子动量谱仪具有高能量分辨的优势， 不断探索新的研究课题。本论文将介绍我们利用高能量分辨电子动量谱仪，对 第l 页 中国科学技术大学硕士学位论文引言 三氟碘甲烷分子的自旋轨道相互作用，以及环丙烷分子的j a h n t e l i e r 效应从电 离能谱和电子动量分布两方面所进行的初步研究。 笫2 页 中国科学技术大学硕士学位论文第一章理论基础和实验装置 第一章理论基础和实验装置 电子动量谱学( e l e c t r o nm o m e n t u ms p e c t i 0 s c o p y 简称e m s ) 是一种独特的 研究原子、分子结构的手段，它不仅可以获得原子分子的电离能谱，更重要的 是唯一的一种可以在电子结构水平上获得特定轨道动量空间电子密度分布的实 验技术【卜4 1 。电子动量谱学给我们提供的电子轨道波函数的信息，可以用来评估 理论模型的好坏，给出分子轨道排序等等。 1 1 理论基础 1 1 1e m s 的基本反应过程 e m s 的基本物理过程是( e ，2 e ) 反应，即电子碰撞单电离，表示如下： 9 + a 专a + + e a + e b( 1 1 1 ) 图l 。l 。l( e 2 e ) 反应的运动学示意图 图1 1 1 给出了( e ，2 e ) 反应的运动学示意图，入射电子、散射电子和敲出 电子的能量和动量分别记作：( e o ，p 。) 、( e ，p 口) 、( 岛，n ) ，散射电子和敲出 电子的角度坐标分别记为：( 吃，丸) 、( 眈，唬) 。对于非极化的电子和靶粒子， 只有相对角度九一无才有意义，故可令屯= 万，屯= 。忽略靶粒子很小的热运 动能量和动量，并忽略剩余离子的反冲动能，根据反应过程的能量守恒和动量 守恒，有： 勺= 毛一( 乜+ 乜) ( 1 1 2 ) q = p o p 。一p 6 ( 1 1 3 ) 第3 页 中国科学技术大学硕士学位论文第一章理论基础和实验装置 其中占，为敲出电子原来在靶中的束缚能，这正是人们所希望获取的轨道电子的 能量信息，q 为剩余离子的反冲动量。 定义电子的动量转移k 为： k = p o p 。 ( 1 1 4 ) 敲出电子在未被敲出之前，在靶粒子中处于某一状态，其动量p 不具有确 定的取值但具有确定的分布，由l 仍( p ) 1 2 来描述，仍( p ) 是动量表象中该电子的波 函数。 由反应过程的动量守恒得： p o + ( p + q ，) = q + p 。+ p 6 ( 1 1 5 ) 其中q ，是剩余离子反应前的动量。在入射电子的能量很高，且动量转移k 也很 大的情况下，碰撞可以看作是发生在两个电子之间，剩余离子可以视为旁观者， 因而q 和q 几乎相同，( 1 1 5 ) 式变为： p = p 。+ p 6 一p o ( 1 1 6 ) 由( 1 1 3 ) 和( 1 1 6 ) 式可知： p = 一q ( 1 1 7 ) 可见轨道电子的动量p 与剩余离子的反冲动量q 大小相等、方向相反。因此， 通过对剩余离子的反冲动量的测量也就实现了对靶中束缚态电子动量的测量。 为了使( e ，2 e ) 反应具有较大的截面和测量到零动量，实验上通常选择在b e t h e 脊条件附近。 以上这些特殊的实验条件常称被为e m s 条件，即： ( 1 ) 快电子入射( 通常e o 2 0 占，) 。 ( 2 ) 动量转移较大。 ( 3 ) b e t h e 脊条件附近，即q = 0 附近。 1 1 2e m s 的基本理论方法 ( e ，2 e ) 反应的完全观测量为三重微分截面( t d c s ) 。采用原子单位，t d c s 可表示为【5 】： j 黑= ( 2 万) 4 譬拿i 乃( 0 ；n ，如，p o ) 1 2 ( 1 1 8 ) d q 。d q 6 蛾 、7 岛智_ ”“”“” 其中乃( 0 ；p 。，n ，p 。) 为靶粒子从初态到末态的 蔓1 0 叱 、h o = 4 1 e v5 e 抛5 e ，履 a ，a 、d f q ii i 5 a 一 ， j 一一一 9 1 01 11 21 3 b i n d i n ge n e r g y ( e v ) 1 4 图2 2 1c f 3 1 分子实验电离能曙( a ) 为光电子能者米白参考文献【9 】，其巾光子的入射能为 4 le v ，( b ) 为我们实验得到电离能潜，冈中虚线代表j ，各个高斯峰彤，实线代表j ，它f 门 的和。 薷1 7 页 0 0 4 3 2 1 芑3 0 中国科学技术大学硕士学位论文第二章兰氟碘甲烷分子高能景分辨电子动量谱研究 表2 2 1 理论计算和实验测得的c f 3 1 分子价壳层轨道的电离能 5 e 1 1 0 87 8 9 1 0 9 57 9 7i o 4 9 ( o 9 4 ) 5 a l 1 4 2 6l o 2 5 l a 2 1 8 4 31 1 8 2 4 e1 8 6 4 1 2 4 2 3 c1 9 7 91 3 1 7 4 a l 2 1 0 9 1 5 2 0 2 c2 2 8 61 6 7 l 3 a i 2 4 7 91 8 5 3 2 a l 2 7 7 9 2 0 7 4 1 4 1 5l o 4 81 3 2 6 ( o 9 1 ) 1 8 3 91 2 1 71 5 6 5 ( o 9 0 ) 1 8 8 11 2 8 31 6 3 2 ( o 9 0 ) 1 9 9 41 3 6 81 7 2 4 ( o 9 0 ) 2 1 0 21 5 3 6 2 3 0 3 1 7 1 0 2 4 7 41 8 7 6 l o 4 51 0 4 5 1 1 1 31 1 1 8 1 3 1 21 3 2 5 1 5 5 6 1 6 3 2 1 7 2 8 1 9 1 5 2 0 6 2 1 5 2 7 7 52 0 9 3 2 3 8 【a 】此基组为计算过程中c 原子与f 原子所采用的基组，而对于i 原子在计算过 程都采用统一的3 2 l g 幸基组。 2 3c f 3 1 分子的电子动量分布 2 3 1 实验与理论电子动量分布 我们首先通过对散射电子和电离电子的符合测量得到九在4 0 3 6 0 范围内总 的电离能谱，然后得到丸以某角度为中心在定角度宽度范围内的分角度电离能谱。 如图2 2 1 ( b ) 用三个高斯峰分别拟合分角度电离能谱，得到各个高斯函数对应不同丸 的峰面积，根据式( 1 2 1 ) 九对应于不同的动量，而分角度高斯函数的峰面积则对应 于c r e 懈，这样我们就得到了各个电离带的实验电子动量分布。 c f 3 1 分子5 e 和5 a l 轨道的轨道波函数，由g a u s s i 锄0 3 程序计算得出，然后根 据式( 1 1 9 ) 和( 1 1 1 0 ) ，利用h e m s 程序得到理论的电子动量分布。为了与 第1 8 页 中国科学技术大学硕士学位论文第二章三氟碘甲烷分子高能量分辨电子动量谱研究 实验结果进行比较，理论的电子动量分布还要卷积实验仪器的角度分辨 ( q = o 6 0 ，岛= l o ，矿= l o ) 。 2 3 2 实验结果与理论计算的比较 为了比较理论和实验的电子动量谱，两者之间需要归一化，通过前面的计 算，c f 3 1 分子的h o m 0 ( h i g h e s to c c u p i e dm o i e c u l a ro r b i 训) 轨道5 e 的极强度接 近于l ，所以我们按此轨道的实验动量谱与理论动量谱的比较确定了归化因 子，并把此归一化因子应用于其它轨道。 图2 3 1 给出了实验及d f t - b 3 l y p 方法选用不同基组计算得到的5 e 轨道的电 子动量分布。需要说明的是，我们这里所指的不同的基组是指计算过程中c 原子 和f 原子所采用的基组，对于i 原子我们均取3 2lg 枣木基组。此轨道对应于电离能 谱中第一个具有双峰结构的电离能带。从图中可以看出实验及几种理论计算均 给出p 型分布。在高动量端( p 0 5 5a u ) 几种理论计算的差别很小且与实验符 合的较好。在低动量端( p 0 5a u ) 几种理论计算的差别则比较明显。理论曲 线l 4 ，虽然采用的基组越来越大，但计算的结果差异不大，均给出极大值在 p = 0 5 1a u 的p 型分布。明显的变化发生在曲线4 、5 之间，从4 到5 的变化是5 的计算采用了扩散函数，结果是不仅低动量端的强度更加符合，而且p 型分布的 极大值位置也向低端移动到p = 0 4 8a u ，与实验更加符合。这是合理的，因为根 据i n v e r s es c a l i n g 效应，位置空间的弥散到了动量空间就会变得更加局域，而 使理论计算的动量分布向低动量端压缩，更加符合实验。总体上来看，对c 、f 原子采用加了扩散函数的6 3i l + + g 基组理论计算的结果已经能够很好的描述此 轨道的电子动量分布。 y a t e s 等人的光电子能谱【6 】研究表明：此轨道主要是来自于i 的5 p 孤对轨道。 改变c 原子和f 原子所采用基组计算的此轨道的电子动量分布有变化，说明c 、f 原子对此轨道的电子动量分布是有影响的，i 的5 p 孤对轨道在分子中表现出了非 局域效应。在图中，我们还给了单质i 原子5 p 轨道的动量分布，可以看出5 e 轨道 的电子动量分布与i 原子5 p 轨道的动量分布极大值明显不同，这也说明了5 e 孤对 电子轨道的非局域性。 第1 9 页 中国科学技术大学硕士学位论文第二章三氟碘甲烷分子高能量分辨电子动量谱研究 釜 丽 c 旦 兰 m 2 与 否 叱 m o m e n t u n ( a u ) 图2 3 15 e 轨道的实验及d f t b 3 l y p 方法选用不同基组的理论的电子动量分布 图2 3 2 给出了实验及d f t b 3 l y p 方法选用不同基组理论计算的5 a l 轨道的 电子动量分布。此轨道为c i 成键轨道，主要由c 的2 p ：和i 的5 p ：原子轨道组成， 还有一些c 的2 s 轨道成分，选用各种基组计算出的电子动量分布都具双峰的结 构。这与实验实际得到的此轨道的电子动量分布形状基本相同。但对于相对强 度，选用不同的基组理论计算的结果在某些区域差别比较明显。 从图中可以看出在p 1 2 5a u 范围内几乎相同，而在0 7 5a u p 1 2 5a u 区域内略有不同。并 且各种理论计算的结果在o 3a u p 0 5 5a u 范围内即第一个极大值附近都低 估了实验结果，而在0 7a u p 1 0 a u 范围内，即取得极小值附近实验点的强 度没有理论计算的相对强度小。总体上来看，同样对于描述此轨道的电子动量 分布。c 、f 原子采用加了扩散函数的6 3 ll + + g 基组已经能够较好地描述实验结 果，基组的进一步增大，没有明显的效果。 m o m e n t u m ( a u ) 图2 - 3 25 a l 轨道的实验及d 盯b 3 l y p 方法选用不同基组的理论的电子动量分布 由于含有较重的碘元素，对于c h 3 1 分子的动量分布研究表明1 1 引，采用相对 论基组能更好地描述实验的电子动量分布。下面我们引入相对论基组来计算 c f 3 1 分子的电子动量分布。我们采用了g a u s s i a n 0 3 提供的相对论基组l a n l 2 d z 。 l a n l 2 d z ( l o sa l a m o sn a t i o n a ll a b o r a t o r ys e c o n dd o u b l e z e t a ) 基组对c 、 f 原子使用d 9 5 v 基组l ，对碘原子用有效中心势( e 脆c t i v ec o r ep o t e n t i a i s ，e c p ) 替代内满壳层电子的作用和价壳层电子选用双 o - 3a u 的区域内几乎相同，只在p o - 3a u 的低动量端略有不 同。并且所有理论计算的结果都在p o 3a u 的区域内又低估了实验结果。 图3 3 1 ( d ) 给出了l 口”轨道的实验动量谱与不同基组选用同一方法 d f t b 3 l y p 的理论计算结果的比较。从图中可以看出，采用各种基组理论计算 第3 l 页 中国科学技术大学硕：b 学位论文第j 章环丙烷分子高能量分辨电子动量谱研究 的此轨道的电子动量分布在低动量端( p o 6a u ) 略有差别，在其余范围几乎 相同。但都在0 3a u ；叮一m叱 中国科学技术大学硕士学位论文第三章环丙烷分子高能量分辨电子动量谱研究 方法和b 3 l y p 方法计算的3 口l 轨道的电子动量分布符合。图3 3 2 ( d ) 给出的 是电离带5 对应轨道的电子动量分布，与h f 方法和b 3 n r p 方法计算的l 口2 ”轨 道的电子动量分布具有相同的p 型。我们非常明确地把图3 2 1 中的电离带4 标 定为3 口l ，电离带5 标定为1 口2 ”。即3 口j 轨道和l 口2 ”轨道的能量顺序为( 3 口i ， l 口2 ”) ( 按电离能从低到高) 。这一结果与参考文献 1 ，9 1 3 】给出的结果相同。 3 3 3 环丙烷分子3 p 轨道j a h n t e l l e r 效应的研究 图3 3 3 给出了能量为1 0 4 7e v 和1 1 2 5e v 的3e j a h n t e l l e r 劈裂的两部分 的实验动量谱( 在图中分别标记为1 j t 和2 j t ) ，以及采用b 3 l y p 方法选用 6 3 l l + + g 基组理论计算的中性分子3 p 轨道的电子动量谱。从图中可以看出来， 两者都表现出相似的p 型分布，在p = o 7 8a u 具有最大值，而且都和中性分子 3 p 轨道的理论动量谱相符。但是j a h n t e l l e r 劈裂的第一部分的强度是第二部分 强度的1 6 3 倍。 丽 c 旦 妄 苟 巴 图3 3 3 环丙烷( 3p ) 1 态j t 劈裂第一部分和第二部分的实验动量谱。实线和点线是用 b 3 l y p 6 3 l l 制电计算的环丙烷中性分子3p 轨道的瑶论动量谱乘上两个不同的因子。 本章小结 本章主要讨论了我们利用高能量分辨电子动量谱仪对环丙烷分子进行的电 子动量谱学研究，得到了以下结果： ( 1 ) 给出了环丙烷分子在9 1 8 5e v 范围内的电离能谱，从能谱上可以清楚 第3 4 页 中国科学技术大学硕士学位沦文第三章环丙烷分子高能量分辨电子动量谱研究 地观测到由于j a h n t e l l e r 效应3 e 轨道电离带的劈裂。 ( 2 ) 给出了环丙烷分子外价轨道的实验动量谱，以及与理论计算的比较。通过 比较，选用加扩散函数的6 3 1 l + + g 基组理论计算能较好地描述实验结果。 ( 3 ) 从电子动量谱的角度，研究了环丙烷分子3 口l 轨道和1 ”轨道能量顺序， 明确地给出3 口i 轨道和l 口：”轨道的能量顺序为( 3 口i ，l 口：”) ( 按电离能从低到 高) 。这一结果与参考文献 1 ，9 1 3 】给出的结果相同。 ( 4 ) 初步研究了环丙烷分子3 p 轨道的j a h n t e l l e r 劈裂，给出了劈裂为两部分 的各自的动量分布。得出劈裂两部分的电子动量分布和中性分子3 e 轨道的理 论动量谱具有相同的形状。并给出了劈裂两部分的分支比为1 6 3 。 第3 5 页 中国科学技术大学硕士学位论文 第三章环丙烷分子高能量分辨电子动量谱研究 参考文献 【l 】f j g l n y b e r 吕e 配d 内啊蜀兜锻钠c 尺p 勉尸反棚1 1 ( 19 7 7 ) 2 9 3 【2 】h b a s c h ，m b r o b i n ，n a k u e b l e r ，c b a k e r ，d w t u m e r ，z ( 劢p 历尸i i j 筘5i ( 1 9 6 9 ) 5 2 【3 】s e v a n s ，p j j o a c h i m ，a f o r c h a r d ，d w t u m e r ，i n t ，a 幺船跏c 加脚如丹 尸枷9 ( 1 9 7 2 ) 4 1 【4 】a s c h w e i g ，w t h i e i ，c 饧p ，行尸，l 坶三p “2i ( 19 7 3 ) 5 4 1 【5 】k k i m u r a ，s k a t s u m a t a ，y a c h b a ，t y a m a z a k i ，s 1 w a t a ，h a n d b o o ko fh e l p h o t o e l e c t r o ns p e c t r ao ff u n d a m e n t a lo r g a n i cm o i e c u l e s ，j a p a ns c i e n t i f i c s o c i e t i e sp r e s s ，t o k y o ，l9 81 【6 】e l i n d h o i m ，c f r i d h ，l as b r i n k ，f a r a d a yd i s c u s s c 矗p 朋i 站c 5 4 ( 19 7 2 ) l2 7 【7 】a w p o t t s ，d g s t r e e t s ，c 厅p m - c ，f a r a d a yt r a n s i l7 0 ( 19 7 4 ) 8 7 5 【8 】p r k e l l e r ，j w t a y l o r ，t a c a r l s o n ，t a w h i t l e ya n df a g r i m m ，c 加所 尸枷9 9 ( 1 9 8 5 ) 3 1 7 【9 】d m p h o i i a n d ，l k a r i s s o na n dk s i e 曲a h n ，z 厨p c 黝玎跏c 的s c 触纭f 尸忱 o 所12 5 ( 2 0 0 2 ) 5 7 【l o 】e k o c h a n s k ia n dm l e h n ，? 协p d ，：( 、h 小彳c f 口1 4 ( 1 9 6 9 ) 2 8 i 【1 1 】w v o nn i e s s e n ，l s c e d e r b a u ma n dw p k r a e m e r ，砌p ，d 劬砌彳c ，口4 4 ( 1 9 7 7 ) 8 5 【1 2 】l s c e d e r b a u m ，w d o m c k ，j s c h i n n e r ，w v o nn i e s s e n ，g h f d i e r c k s e na n d w p k r a e m e r ，c 锄p 朋尸，驴6 9 ( 1 9 7 8 ) 1 5 9 i 1 3 】m pb a n j a v e i 6 ，t a d a n j e i sa n dk t l e u n g ，c 协p 历尸勿巧1 5 5 ( 1 9 9 1 ) 3 0 9 14 】、m v o nn i e s s e n ，m j b r u n g e ra n de w e i g o i d ，z 尸，妒b2 7 ( 19 9 4 ) 4 3 0 9 【l5 】d w t u m e r ，a d v a n c e si np h y s j c a lo 唱a n i cc h e m i s t ，l o n d o n n e wy o r k ： a c a d e m i cp r e s s4 ( 1 9 6 6 ) 3 l 【1 6 】c g r o w l a n d ，c ? 矗e 俄尸矗m p 打9 ( 1 9 7 1 ) 1 6 9 【1 7 】j a t o s s e i i ，j h m o o r ea n dm a c o p i a n ，c 向p 所尸，9 绳p f ，6 7 ( 1 9 7 9 ) 3 5 6 第3 6 页 中国科学技术大学硕士学位论文总结与展望 总结与展望 本论文的主要工作是利用高能量分辨电子动量谱仪对三氟碘甲烷分子和环 丙烷分子进行的电子动量谱学研究。主要完成了以下工作： ( 1 ) 实验上获得了三氟碘甲烷分子和环丙烷分子的高能量分辨电离能谱， 明显观测到了由于自旋轨道耦合和j a h n t e l l e r 效应h o m o 轨道电离带的劈裂。 ( 2 ) 给出了三氟碘甲烷分子的5 e 轨道和5 a l 轨道以及环丙烷分子的3 口轨 道、l p ”、轨道、3 口l 轨道和l 口2 ”轨道的实验电子动量分布，并与理论计算结果 进行了比较，对两种分子，加扩散函数均可以更好地描述实验结果，而对于三 氟碘甲烷分子，选用简单的相对论基组并没有改善计算结果。 ( 3 ) 通过比较环丙烷分子3 口l 和1 口：”轨道的实验与理论电子动量分布明确 了这两个轨道有争议的排序。 ( 4 ) 利用电子动量谱学手段初步研究了三氟碘甲烷分子的自旋轨道耦合 和环丙烷分子的j a h n t e l l e r 效应，给出两种作用造成的劈裂两部分的动量分布 及分支比。 但对于上述分支比的解释还需要进一步的研究。另外在同一种分子内两种 效应的竞争与区分也是需要进一步研究的课题。三氟碘甲烷分子相对论效应的 进一步研究，则需要采用诸如d i r a c f o c k 等相对论性质的从头计算方法。 第3 7 页 中国科学技术大学硕j ：学位论文 致谢 致谢 作者的毕业论文是在导师陈向军教授的悉心关怀和指导下完成的。 作者十分感谢导师陈向军教授。对本论文所介绍的所有研究工作，陈老师 自始至终都给予极大的关心和支持。在论文的书写过程中，陈老师及时地指出 论文中的错误和不足，随时关注论文的进度，及时与作者一起讨论论文中所遇 到的疑难，并反复地为作者修改，最终完成了这篇论文。他全面的实验技术， 对问题的独特见解和渊博的知识使作者受益匪浅。在此，作者向导师陈向军教 授表示衷心的感谢! 作者很感谢徐克尊教授，他渊博的知识、严谨的科研态度和忘我的工作作 风，都使作者深受教育，并终身受益。 作者感谢单旭老师，他对作者的工作给予很大帮助，对作者的理论计算和 数据处理都给予了具体的指导。 作者还要感谢朱林繁老师和田宝利老师对于作者工作上的大力帮助。 作者感谢已经毕业的周丽霞博士，无论是在工作上，还是在生活上她都给 予作者很大的关心。作者也很感谢李中军博士生，他是本论文工作的主要合作 者，也是高能量分辨电子动量谱仪正常运行的主要负责入，正是他的细心与付 出才保证了实验的顺利完成。作者还要感谢刘涛博士生，他负责高能量分辨电 子动量谱仪的在线数据采集系统的研发与维护，在该采集系统的使用及功能方 面，他给了作者详细地指导。并对数据采集过程中出现的临时问题，给予了及 时的解决，保证了实验的顺利进行。作者还要感谢吴芳博士生、王克栋博士生、 严密硕士生、张哲硕士生以及田启国硕士生，他们在实验数据的采集过程中付 出了大量的劳动。作者对他们付出的辛勤工作表示感谢。 作者还要感谢原子分子实验室的其他同学，他们给作者创造了良好的学习 工作环境，使作者度过了愉快的三年研究生生活。 最后作者要感谢自己的家人，是他们一成不变的鼓励与支持使作者顺利完 成学业。 第3 8 页 中国科学技术大学硕：t ：学位论文 跗录 附录电子动量谱仪单色器补偿板改造方案 我们正在使用的单色器主要的非理想因素是电子入口和出口处的补偿板 与单色器内部的电场并不一致。补偿板所加的电压为电子枪减速透镜的最后一 极的电压，整个补偿板为导体材料所做，因而具有相同的电位。而单色器内部 是一个球形电场，电场强度的大小为： 昱驴) = y 监 ( 1 ) 吃一厂 其中，吒分别为单色器内球和外球的半径。矿为内外球的电压差。 为了改善单色器补偿板的补偿效果，中国科学技术大学电子能量损失谱学 小组把补偿板改为一组同心圆环电极，按照( 1 ) 式的要求，强制性地在这些电 极上加上适当的电位。同心环电极数目越多，就越接近理想的情况。当然，电 极数越多，加工就越困难。他们设计的补偿板已经加工完毕投入使用。我们希 望把这种独立电极构造特定电场的补偿板改建成连续的二维补偿板。起初我们 设想通过有特定厚度梯度的电阻膜来构造满足( 1 ) 式的电场，但是这对镀膜技 术的要求过高，很难实现。我们知道电阻