WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

ШЕВКУНОВ Игорь Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛ ArXe МЕТОДАМИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗОНАНСНОЙ МНОГОФОТОННОЙ ИОНИЗАЦИИ И ВРЕМЯПРОЛЕТНОЙ ФОТОЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Специальность 01.04.05 оптика А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2012

Работа выполнена на кафедре оптики в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Научный консультант: доктор физ.-мат. наук, старший научный сотрудник, Тимофеев Николай Александрович

Официальные оппоненты: Герасимов Геннадий Николаевич, доктор физ.-мат. наук, профессор, НПК «ГОИ им. С.И.Вавилова», начальник лаборатории Мустафаев Александр Сеит-Умерович доктор физ.-мат. наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», профессор

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет»

Защита диссертации состоится «20» декабря 2012 г. в ___часов на заседании диссертационного совета Д 212.232.45 при СанктПетербургском государственном университете по адресу: 198504, СанктПетербург, Петродворец, ул. Ульяновская, д.1, Малый Конференц-зал физического факультета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета

Автореферат разослан «__»_______ 2012 г.

Ученый секретарь Совета Д 212.232.Доктор физ.-мат. наук, профессор Ю.З. Ионих ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСКИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования Двухатомные молекулы инертных газов играют важную роль в химических и физических процессах в разрядах эксимерных лазеров, в лазерах на ионах инертных газов, и лампах высокого давления [1-6]. Также известно, что лёгкие инертные газы влияют на операционные характеристики инфракрасного Хе (5d—6p) лазера [7-15], в котором предполагается, что электронно-возбужденные гетеронуклеарные Ван-дер Ваальсовы (вдВ) молекулы инертных газов, RgXe* (Rg = Kr, Ar, Ne), являются важными промежуточными реагентами в реакциях, проходящих в среде лазера. Верхние состояния Хе*(5d) наиболее вероятно заселяются через реакцию электронно-диссоциативной рекомбинации с участием RgXe+, а инверсная заселённость поддерживается быстрой столкновительной релаксацией нижних Xe*(6p) уровней [16-21]. Для моделирования столкновительных релаксаций в смесях инертных газов высокого давления требуются знания потенциальных кривых возбужденных состояний, сформированных сталкивающимися атомными парами. Также необходимо знать межъядерные молекулярные расстояния.

Для их определения спектральные исследования электронной структуры гетеронуклеарных молекул крайне важны. Более того, высокие энергетические состояния этих молекул могут быть рассмотрены в рамках предельного случая идеальных условий неадиабатических взаимодействий между Ридберговским электроном и ядром [22, 23].

Но, несмотря на значительный прогресс в изучении электронных структур и динамики димеров инертных газов, начиная с первых измерений ВУФ электронных спектров [24-26] идентификация большого диапазона молекулярных систем остаётся неполной, а доступные описания свойств электронно-возбужденных уровней методами ab initio квантовой химии [27, 28] не достаточны для однозначной спектральной интерпретации.

Таким образом, поставленная и решаемая в рамках данной работы задача по изучению электронно-колебательных структур Ван-дерВаальсовых молекул ArXe, безусловно, является актуальной.

Цель работы:

Исследование электронной структуры гетеронуклеарных Ван-дерВаальсовых молекул ArXe. Получение молекулярных постоянных и потенциальных кривых возбужденных электронных состояний, а также процессов многофотонной ионизации этих молекул.

Задачи исследования В рамках данной работы решались следующие задачи:

1. Создание установки для исследования электронной структуры молекул в условиях сверхзвукового молекулярного пучка методом резонансной многофотонной ионизации (REMPI) и методом фотоэлектронной спектроскопии (PES).

2. Получение фотоионных времяпролетных (REMPI – TOF) и фотоэлектронных времяпролетных (REMPI – PES) спектров молекул ArXe в широком интервале длин волн и энергий.

3. Анализ и интерпретация экспериментальных данных и получение молекулярных постоянных и потенциальных кривых для возбужденных состояний молекулы ArXe.

Методы исследования Поставленные в диссертации задачи решались методами лазерной резонансной многофотонной ионизации с времяпролётной регистрацией ионов (REMPI – TOF) и регистрацией электронов определённой постоянной энергии (REMPI – CIS), а также резонансной многофотонной ионизации с времяпролётной регистрацией электронов (REMPI – PES).

Для получения исследуемых молекул использовался сверхзвуковой молекулярный пучок.

В рамках работы создана уникальная установка УСУ «УНИВЕР», сочетающая в себе возможность проведения одновременного эксперимента по всем трём методикам исследования.

Защищаемые положения На защиту выносятся следующие положения:

1. Создание уникальной многофункциональной установки.

2. Увеличение информативности исследования изучаемых молекул при сочетании различных методов спектроскопий: резонансной многофотонной ионизации с времяпролётной регистрацией ионов (REMPI – TOF) и регистрацией электронов определённой постоянной энергии (REMPI – CIS), резонансной многофотонной ионизации с времяпролётной регистрацией электронов (REMPI – PES).

3. Получение молекулярных постоянных для возбужденных состояний молекул ArXe в широкой энергетической области 77000-90100cм-1.

Научная новизна В ходе работы были получены следующие оригинальные результаты:

1. Электронно–колебательные спектры молекул ArXe в области 7700090100см-1.

2. Выделены 14 колебательных последовательностей вблизи Xe*(6p, 6p`, 7p, 7p`, 5d, 7s, 6d), 5 из которых зарегистрированы впервые. Для возбужденных состояний молекул ArXe в этой области определены молекулярные постоянные и построены потенциальные кривые.

Теоретическая и практическая ценность 1. Результаты исследования являются фундаментальными и необходимы для понимания электронной структуры возбужденных состояний молекул, также являются базой для теоретических расчетов Ван-дер-Ваальсовых молекул.

2. Знание электронной структуры молекул важно для расчета реакций в рабочих средах эксимерных лазеров.

3. Созданная уникальная установка используется для широкого спектра исследований физических объектов, в том числе и для исследования электронно-колебательных структур Ван-дер-Ваальсовых молекул ArXe.

4. Проведенные в данной работе исследования электронно-колебательных спектров молекул ArXe представляют интерес как для разработки теоретических моделей, так и для прогнозирования возможностей создания источников света в области далёкого ультрафиолета, для которой данные об электронной структуре и потенциальных поверхностях димерных комплексов благородных газов отсутствуют.

Финансовая поддержка работы Работа была выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России (государственный контракт No. 16.513.11.3041) с использованием оборудования ЦКП «Аналитический центр нано- и биотехнологий ГОУ СПбГПУ» на базе ФГБОУ ВПО «СПбГПУ» Публикации По материалам диссертации опубликовано две статьи в ведущих рецензируемых журналах. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Общий объем диссертации – 124 страниц, включая библиографию из 109 наименований.

Работа содержит 46 рисунков и 16 таблиц, размещенных внутри глав.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемых в диссертации вопросов. Сформулированы цель работы и основные положения, выносимые на защиту. Отмечена научная новизна и практическая ценность. Дан краткий обзор содержания диссертации.

В первой главе представлен обзор литературы. Здесь приводятся сведения о накопленном материале по исследованию гетеронуклеарных молекул ArXe. Приведены примеры исследования электронноколебательных структур димерных молекул инертных газов при помощи различных методов регистрации спектров и при разных условиях формирования Ван-дер-Ваальсовых молекул. Однако, данные об электронной структуре возбуждённых молекул экспериментальными методами были получены только для узкого спектрального интервала. В первой главе также приведён обзор теоретических моделей межатомного потенциала двухатомных молекул.

Вторая глава посвящена описанию созданной экспериментальной установки. Рассмотрены различные методы исследований, которые можно использовать на данной установке: сверхзвуковой молекулярный пучок, резонансно-ионизационная спектрометрия, времяпролетная массспектрометрия, фотоэлектронная спектрометрия. УСУ «УНИВЕР» – это многофункциональный спектрометрический комплекс для формирования и исследования электронной структуры и свойств атомов, молекул, кластеров и наночастиц в газовой фазе. Уникальная установка УСУ «УНИВЕР» включает в себя комплекс оборудования из пяти модулей. Все исследования в комплексе выполняются в условиях отсутствия влияния атмосферы в единой многомодульной высоковакуумной установке с дифференциальной откачкой.

Экспериментальная установка содержит: устройство для формирования сверхзвукового пучка; электронную пушку, используемую для неселективной ионизации; лазерную систему для селективной многофотонной резонансной фотоионизации; электронный спектрометр 7003 MBES III (так называемая «магнитная бутылка») высокого разрешения для регистрации электронов; два времяпролетных массспектрометра (M/M =10000 и 100) для регистрации ионов и их изотопомеров. Схема экспериментальной установки приведена на рис.1.

Рис. 1 Установка «Универ» Молекулы ArXe образуются в сверхзвуковой струе. Смесь состава 5% ксенона и 95% аргона через импульсное сверхзвуковое сопло истекает из объема высокого давления (4атм.) в вакуум (10-7 Тор), испытывая при этом адиабатическое расширение и охлаждение до температуры ниже 10К.

Длительность газового ипульса задается пьезоэлектрическим вентилем и составляет 0,5мс с частотой следования 10 Гц. Фотоионизация молекул осуществляется с помощью лазерного комплекса фирмы Quantel, состоящего из Nd-YAG лазера накачки и лазера на красителе TDL 90.

Длительность импульса лазера 6 нс. Сканирование длин волн в диапазоне 44250-45050см-1 производилось при удвоении основной гармоники лазера на красителе родамин 6G и последующем смешении удвоенной гармоники с излучением =1064,175 нм Nd-YAG лазера, стабилизированного иттербиевым волоконным задающим генератором. Энергия выходного УФ лазерного импульса составляет 1мДж. Ширина полосы излучения 0.3 см-1.

В результате взаимодействия лазерного и молекулярного пучков на определённых длинах волн происходит резонансное двух- или трехфотонное возбуждение и последующая ионизация исследуемых молекул ArХе. Образующиеся ионы и электроны анализируются в режиме регистрации масс и в режиме регистрации энергии электронов.

В режиме регистрации масс положительные ионы выталкиваются электрическим полем в дрейфовую область времяпролетного массспектрометра в направлении микроканальных пластин (МКП) для регистрации. Одновременно можно регистрировать молекулярные и атомарные ионы ArXe+, Ar+, Xe+, Xe2+ и др.

В режиме регистрации электронов выталкивающие пластины заземляются. Электроны магнитным полем направляются на МКП.

Энергия электронов определяется по времени пролёта. Энергетическая шкала фотоэлектронного спектра была калибрована с точностью ±20мэВ.

При сканировании длины волны ионизирующего лазерного излучения, записывались энергетические спектры электронов во всём доступном интервале энергий. Соответствующей выборкой из полного массива данных возможно получение двух типов фотоэлектронных спектров: РЕ спектр интенсивности фотоэлектронного сигнала как функции кинетической энергии (КЕ), и так называемый «constant-ion-state» CIS спектр, то есть зависимость интенсивности потока электронов с фиксированной энергией от сканируемой лазерной частоты.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям электронной структуры молекул ArXe. В данной работе электронные спектры молекул ArXe исследовались методами фотоионной массспектрометрии и фотоэлектронной времяпролётной спектроскопии при возбуждении молекул двумя и тремя фотонами с последующей ионизацией следующими фотонами: методами (2+n) и (3+n) REMPI, где «2» и «3» означают число возбуждающих фотонов и «n» – следующие поглощенные фотоны, ионизирующие молекулу. Электронные состояния молекул благородных газов XeRg описываются в приближении случая Гунда С, когда связь между орбитальным и спиновым электронными моментами сильнее, чем связь между орбитальным моментом и осью молекулы.

Электронные состояния молекул характеризуются проекцией полного углового момента электронов на ось молекулы, . При комбинации основного состояния атома Rg (1S0) с возбужденным состоянием Xe*, имеющим угловой момент JXe, образуются электронные состояния , принимающие значения от 0 до JXe. 0JXe. Спектры, полученные при возбуждении молекул двумя и тремя квантами в одной и той же спектральной области, могут соответствовать переходам молекул в разные электронные состояния из-за разных правил отбора. Известно, что наиболее интенсивные молекулярные переходы те, при которых один из атомов переходит из основного в дипольно разрешенное состояние. Для однофотонных дипольных переходов атомов существуют два строгих правила отбора: J=0, 1, причем переход с J=0J=0 запрещен, и правило Лапорта, гласящее, что чётные термы комбинируют только с нечётными, чётнечёт. Для двухфотонных переходов атомов разрешены дипольные переходы с J=0, 2 и по чётности электронной конфигурации термов: чётчёт, нечетнечет. Для трёхфотонных переходов атомов разрешены дипольные переходы с J=1, 3 и по чётности электронной конфигурации термов: чётнечет. В дипольном приближении для двухфотонных переходов молекул разрешены переходы с 2, а для трёхфотонных с 3, и для обоих типов переходов переход 0+0+разрешён, а 0+0- запрещён. Учет возможных переходов позволяет получить данные о большем числе возбуждённых электронных состояний молекул.

Для определения симметрии возбуждённого состояния молекул в случае (2+1) REMPI спектры были записаны при круговой поляризации света. Теоретически и экспериментально показано [30-32], что 10+ или 20+ двухфотонные переходы, записанные с использованием круговой поляризации света, более интенсивны (примерно в 3/2 раза), чем при возбуждении их линейно поляризованным светом, тогда как интенсивность двухфотонных переходов 0+0+ при возбуждении светом круговой поляризации будет заметно уменьшаться.

Исследована электронная структура молекул ArXe в широкой энергетической области 77000-90100 см-1. Электронно-колебательные спектры молекул получены при двухфотонном возбуждении и ионизации третьим фотоном при регистрации ионов времяпролётным массспектрометром и при регистрации энергетического спектра электронов времяпролётным электронным спектрометром. Во всех областях одновременно регистрировались молекулярные и атомарные ионы ArXe+, Ar+, Хе+. В ряде случаев регистрировались ионы ArXe+ разного изотопного состава. Также производилась регистрация электронных спектров в режимах REMPI-PES и REMPI-CIS. Такое комплексное исследование позволяет получить более полные данные об электронной структуре молекул.

В области 77000-90100см-1 были получены спектры при 2-х и 3-х фотонных возбуждениях. Часть зарегистрированных колебательных прогрессий совпала с приведенными ранее в литературе, зарегистрировано впервые. Следует обратить внимание на то, что трёхфотонное возбуждение использовалось только в данной работе и при таком возбуждении должны получаться иные спектры, нежели при двухфотонном, из-за различных правил отбора, что и подтвердили полученные нами данные. На рисунке 2 приведён обзорный спектр области 77000-80200 см-1, на котором также отмечены положения возбуждённых атомов Хе*, попадающих в рассматриваемую область. Как видно из рисунка, в двухфотонном спектре (2Ph) наблюдаются несколько интенсивных систем полос 77900-78100см-1, 79200-79400см-1 и Рис. 2. Обзорные (3+1) и (2+1) фотоионизационные спектры молекул ArXe (3Ph и 2Ph соответственно) при регистрации молекулярных ионов ArXe+. I-V – обсуждаемые спектральные области, (---)- положение возбуждённых атомов Хе* 79800-80200см-1, расположенных вблизи дипольно разрешённых атомных переходов при двухфотонном поглощении, Хе1S0Xe*6p[5/2]2, 6p[3/2]2, 6p[1/2]0. В трехфотонном спектре (3Ph) наблюдается одна интенсивная группа полос в области 77050-77600см-1 вблизи дипольно разрешённого атомного перехода при трёхатомном поглощении, Хе1S06s[1/2]01.

Остальные полосы в этих спектрах слабые. Картина спектров, представленных на рис.2, является наглядной иллюстрацией различных правил отбора для случаев поглощения молекулами двух и трёх фотонов.

Рис.3. (I,II)-(2+1) фотоионизацинный спектр молекул АrXe в области атомного состояния 6р'[3/2]2.(I) - при регистрации ионов ArXe+, (II) - при регистрации ионов Xe+;

(III)-CIS спектр при фиксированной энергии электронов 4.515еВ Как пример, рассмотрим область 89100-89500 см-1, где были сняты спектры по всем трём методам измерений – это регистрация молекулярных и атомных ионов (REMPI-TOF) и регистрация фотоэлектронов (REMPIPES и REMPI-CIS). На рис.3 представлены фотоионные спектры молекул ArXe в области вблизи Хе*6р'[3/2]2, полученные при регистрации ионов АrXe+ (I), Хе+ (II) и фотоэлектронный CIS спектр (III), полученный при регистрации потока электронов с энергией 4.45эВ. Все полосы в CIS спектре уже, чем в фотоионном, что объясняется тем, что электронный спектр регистрировался при меньших интенсивностях излучения лазера. В спектре (II) при регистрации атомных ионов Хе+ и CIS спектре (III) наблюдается интенсивная атомная линия, разрешённая в дипольном приближении, Хе1S0Хе*6р'[3/2]2 при 89162см-1. Во всех спектрах выделены две колебательные прогрессии, обозначенные буквами C и D.

Рис.4 (----) фотоэлектронный спектр, полученный при резонансном возбуждении атомного перехода Хе1S0Xe*7р[3/2]2 при 88686.5см-1. (–) РЕ спектр, полученный при возбуждении молекулярного перехода ArХе X0+(v"=0)ArХе* (v'=2) при 88625см-вблизи диссоционного предела ArXe*Ar1S0+Хе*7р[1/2]На рисунке 4 представлен фотоэлектронный спектр при возбуждении электронно-колебательного перехода 88625см-1. Выбранная полоса 88625см-1 хорошо отделена от ближайшего атомного перехода Хе S0Xe*7р[3/2]2 и от молекулярных полос Хе2. На том же рис.4 приведён фотоэлектронный спектр(PES), полученный при резонансном возбуждении перехода Хе1S0Хе*7p[3/2]2, и использованный для калибровки фотоэлектронного спектрометра для этой системы полос. Этот спектр содержит два пика при 4.36эВ и 3.06эВ, относящихся к переходам Хе1S0Хе+2Р3/2 и Хе1S0Хе+ 2Р1/2, соответственно.

В фотоэлектронном спектре молекул ArXe* при возбуждении их лазерным излучением при 44312 см-1 наблюдается целый ряд пиков, обозначенных на рис. 4 арабскими цифрами. Со стороны высоких кинетических энергий относительно ожидаемых пиков нерезонансной трёхфотонной ионизации Хе с образованием Хе+2Р3/2 и Хе+2Р1/наблюдаются два интенсивных пика: пик 1 при 4.37эВ и пик 2 при 3.10эВ.

Эти пики есть результат фотоионизации молекул ArXe* с образованием связанных состояний молекулярных ионов ArXe+. Пик 1 следует приписать к электронному состоянию А21/2 или В23/2, пик 2 – к электронному состоянию В21/2. Ряд пиков, расположенных со стороны меньших кинетических энергий относительно пиков (1,2) следует отнести к атомным ионам, образующимся за счёт предиссоциации возбуждённых молекул с последующей ионизацией возбуждённых атомов:

ArХеX0++2hArXe*Ar+Xe*+hAr+Xe+2P3/2+e ArХеX0++2hArXe*Ar+Xe*+hAr+Xe+2P1/2+e Появление этих пиков означает, что потенциальную кривую для возбуждённого состояния молекул прогрессии А пересекают отталкивательные потенциальные кривые, приводящие к диссоциации.

Как видно из рис. 4, в спектре наблюдается ряд фотоэлектронных пиков, обозначенных 9*, 10*, 11*, 12*, которые были отнесены к атомным ионам, образующимся из кластеров. Доказательством этого служит то, что эти пики не изменяются при отстройке лазерного излучения от резонанса.

Небольшое количество кластеров присутствует в молекулярном пучке, и возбуждённые атомы образуются при диссоциации их под действием лазерного возбуждения XenXen-1+Xe*. Исследование электронных спектров в условиях преобладания кластеров подтверждают это предположение.

Также в третьей главе приведены основные спектроскопические положения, на которых основана интерпретация полученных результатов.

Возбуждённые электронные состояния двухатомных молекул благородных газов (ХеRg) проще всего представить, как результат взаимодействия молекулярного иона RgXe+ с электроном (Ридберговские состояния).

Однако, такое описание применимо в основном в высокоэнергетической области вблизи потенциалов ионизации атомов Хе+ 2Р1/2 и Хе+ 2Р3/(97833.790 и 108370.714см-1). В исследуемой энергетической области (77000-90100см-1) возбуждённые состояния молекулы приближённо можно рассматривать как взаимодействие атома Rg в основном состоянии S0 с возбуждённым атомом Хе* с пределом XeRg*Rg+Хе*.

Для описания взаимодействия атомов в димерных молекулах будем использовать модель ангармонического осциллятора [29]. Полная энергия молекулы равна сумме электронной энергии, соответствующей минимуму потенциальной кривой Тэл, колебательной и вращательной энергии. Как известно, вращательная энергия мала по сравнению с колебательной, и её составляющей можно пренебречь. В этом случае для волновых чисел полной энергии можно использовать выражение: Т=Тэл+G(v), где G(v)колебательные термы в возбуждённом состоянии.

Для волновых чисел электронно-колебательных переходов молекулы из основного электронного состояния и с нулевого колебательного уровня v=0 имеем выражение [29]:

(v)=Те+G(v)-G(v)=Те+e(v+1/2) – exe(v+1/2)2 +… (1) где Те - минимум электронной энергии возбуждённого состояния.

Энергия диссоционного предела в возбуждённом состоянии будет равна сумме Те и энергии диссоциации De`:

De`=Gmax(v)=e2/4exe (2) Измеренные волновые числа спектральных полос колебательной прогрессии позволяют построить график зависимости волнового числа от колебательного номера и аппроксимировать его квадратичным полиномом (1), численные коэффициенты в котором суть молекулярные постоянные для возбуждённого состояния.

При определении квантового номера линии в колебательных прогрессиях принимались во внимание следующие соображения. Так как сверхзвуковой молекулярный пучок состоит из «холодных» молекул, то можно считать, что наиболее сильные переходы происходят с нулевого колебательного уровня основного состояния молекул v=0. Нумерация квантовых чисел v возбужденного состояния зависит от взаимного расположения потенциальных кривых основного и возбужденного состояний. Короткая прогрессия с преимуществом одной интенсивной полосы свидетельствует о том, что равновесное межъядерное расстояние при возбуждении молекул примерно сохраняется, и для самой интенсивной линии следует приписать колебательный квантовый номер в возбужденном состоянии v=0. В случае, когда удается зарегистрировать системы полос для отдельных изотопомеров, по сдвигу отдельных линий в колебательной прогрессии также можно определить величину квантового номера v.

Для оценки равновесного расстояния re используется принцип Франка-Кондона, а именно: переходы вверх по вертикали на диаграмме потенциальных кривых соответствуют наиболее интенсивным полосам поглощения. Нижнему колебательному состоянию (v=0), в котором находятся все молекулы по условиям эксперимента, соответствует определенное распределение плотности вероятности, и “переход по вертикали” означает, что в спектре можно наблюдать несколько полос, составляющих колебательную прогрессию. В случае, когда минимумы потенциальных кривых лежат точно один над другим (одинаковое расстояние re) наиболее интенсивной должна быть (0-0) полоса. Если минимумы потенциальных кривых сдвинуты друг относительно друга, то в колебательной серии полоса (0-0) может вовсе отсутствовать.

На основе приведённых положений и полученных нами экспериментальных спектров были сделаны оценки молекулярных постоянных возбужденных состояний молекул ArXe в области 7700090100см-1. Для каждого возбуждённого состояния были построены потенциальные кривые в приближении функции Морзе при использовании молекулярных постоянных, приведенных в таблице 1.

Таблица 1. Молекулярные постоянные (cm-1) для возбужденных состояний димеров ArXe вблизи Хе* (5d, 7s, 7p, 6d, 6p`).

Область, см-1 Систе Предел De, cm-1 Те, cm-1 Re, A е,cm-1 еxe,cm-ма Ar1S0+Xe*, 80250- A 1S0+5d[3/2]02- 25 ------ 144.3 80310.5 4. 80440.817В S0+5d[3/2]02- 64.8 2.74 382.2 80155.3 3. 80440.D S0+5d[7/2]03- 42 3 147 80777.0 3. 81088. S0+5d[7/2]03- 45.6 3.8 128.0 81085.5 3.F 81088.81800- А S0+5d[5/2]02 4.23 ----- 164 818 82055cм-831В S0+5d[5/2]03 1.40 3.59.2 642 81882558см-83700- А S0+5d[3/2]01 9.03 0.35 58.3 83944.7 4. 84018см-853В S0+5d[3/2]01 111.2 4.3 719 83640.8 3. 84018см-С S0+7s[3/2]01 42.5 1.25 361.3 85484.5 3.85508см-87500- А S0+7p[5/2]2 62.5 1.60 610.4 87864.3 3.90100 88480см-B S0+7p[1/2]0 59.9 1.97 454.6 88489.5 3. 88973.4см-С S0+6p'[3/2]2 45.6 1.34 387.6 89080.5 3. 89293.5см-D S0+6p'[1/2]1 54 3.5 208 89354 89409.8см-F S0+6p'[1/2]0 56.4 2.2 362 89711.3 3. 89991.1см- В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Создана установка и отработана методика исследования электронной структуры возбуждённых состояний молекул методами фотоионной и фотоэлектронной спектроскопий (REMPI-TOF, REMPI-PES и REMPI-CIS).

2. Получены электронно-колебательные спектры молекул ArXe в области 77000-90100см-1. Выделены колебательные последовательности вблизи Xe*(6p, 6p`, 7p, 7p`, 5d, 7s, 6d). Для возбужденных состояний молекул ArXe в этой области определены молекулярные постоянные и построены потенциальные кривые. Получены данные о 14 электронных стояний, 5 из которых зарегистрированы впервые.

3. Из анализа фотоионных и фотоэлектронных спектров получены данные о предиссоциации некоторых возбужденных состояний молекул ArXe.

4. Спектры, полученные методами (2+1) и (3+1) REMPI, подтверждают эмпирические правила отбора для молекулярных переходов.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. M.A. Khodorkovskii, S.V. Murashov, T.O. Artamonova, A.A. Beliaeva, L.P.

Rakcheeva, A.A. Pastor, P.Yu. Serdobintsev, N.A. Timofeev, I.A. Shevkunov, I.A. Dement'ev and J.Nordgren. Electronic spectra of ArXe molecules in the region of Xe (6s, 6p, 5d), 77000-80200 cm-1, using resonantly enhanced multiphoton ionization //J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 43 (2010) 155101 (8pp) 2. M.A. Khodorkovskii, S.V. Murashov, T.O. Artamonova, A.A. Beliaeva, L.P.

Rakcheeva, A.A. Pastor, P.Yu. Serdobintsev, N.A. Timofeev, I.A. Shevkunov, I.A. Dement'ev and J. Nordgren. Electronic spectra of ArXe molecules in the region of Xe* (5d, 7s, 7p, 6p'), 80300-89500 cm-1, using resonantly enhanced multiphoton ionization // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 43 (2010) 2351(10pp) Цитируемая литература 1. Excimer Lasers, 2nd ed., Topics in Applied Physics Vol. 30, edited by Ch. K.

Rhodes (Springer-Verlag, Berlin, 1984).

2. Vacuum Ultraviolet Spectroscopy, edited by J. A.R. Samson and D. L.Ederer (Academic, San Diego, 2000).

3. J. P. Boeuf, J. Phys. D 36, R53 (2003).

4. J. G. Eden, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 1051 (2000).

5. J. J. Ewing, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 1061 (2000).

6. D. A. Zayarnyi, L. V. Semenova, N. N. Ustinovskii, I. V. Kholin, and A. Yu.

Chugunov, Quantum Electron. 27, 957 (1997).

7. L. A. Newman and T. A. DeTemple, Appl. Phys. L ett., 1975, 27, 678.

8. S. A. Lawton, J. B. Richards, L. A. Newman, L. Specht and T. A. DeTemple, J. Appl. Phys., 1979, 50, 3888.

9. N. G. Basov, A. Yu. Chugunov, V. A. Danilchev, I. V. Kholin and M. N.

Ustinovsky, IEEE J. Quantum Electron., 1983, QE-19, 126.

10. N. G. Basov, V. V. Baranov, A. Y. Chugunov, V. A. Danilchev, A. Y.

Dudin, I. V. Kholin, N. N. Ustinovskii and D. A. Zayarnyi, IEEE J. Quantum Electron., 1985, QE-21, 1756.

11. C. L. Gordon, B. Feldman and C. P. Christensen, Opt. L ett.,1988, 13, 114.

12. M. Ohwa, T. J. Moratz and M. J. Kushner, J. Appl. Phys., 1989, 66, 5131.

13. Suda, B. L. Wexler, B. J. Feldman and K. J. Riley, Appl. Phys. Lett., 1989, 54, 1305.

14. W. J. Alford and G. N. Hays, J. App. Phys., 1989, 65, 3760.

15. W. J. Alford, G. N. Hays, M. Ohwa and M. J. Kushner, J. Appl. Phys., 1991, 69, 1816. R. Vetter, R. Damaschini, J. Cahen and J. Brochard, J. Phys. B: At. Mol.

Phys., 1975, 8, L275.

17. P. Moutard, P. LaPorte, N. Damany, J. L. Subtil and H. Damany, Chem.

Phys. L ett., 1986, 132, 521.

18. J. Xu and D. W. Setser, J. Chem. Phys., 1990, 92, 4191.

19. W. J. Alford, IEEE J. Quantum Electron., 1990, 26, 1633.

20. J. Xu and D. W. Setser, J. Chem. Phys., 1991, 94, 4243.

21. W. J. Alford, J. Chem. Phys., 1992, 96, 4322. F. Holland, K. P. Huber, A. R. Hoy and R. H. Lipson., J. Mol.Spectrosc., 1991, 145, 164.

23. N. Y. Du and C. H. Greene, J. Chem. Phys., 1989, 90, 6347.

24. D. M. Mao, X. K. Hu, Y. J. Shi, and R. H. Lipson, J. Chem. Phys. 111,29(1999).

25. D. M. Mao, X. K. Hu, Y. J. Shi, and R. H. Lipson, Phys. Chem. Chem.Phys.

3, 4258 (2001).

26. R. H. Lipson, X. K. Hu, J. B.A. Mitchell, and C. Froese-Fischer, Phys. Rev.A 68, 012717 (2003).

27. P. Dupla and F. Spiegelmann, J. Chem. Phys. 105, 1492 (1996).

28. C. Jonin and F. Spiegelmann, J. Chem. Phys. 117, 3059 (2002) 29. Г. Герцберг. Спектры и строение двухатомных молекул, пер. с англ. М.

ИЛ, 1949, 403 с 30. R. G. Bray and R. M. Hochstrasser, Mol. Phys., 1976, 31, 1131. D. M. Mao, X. K. Hu, H. A. Bascal, S. S. Dimov and R. H. Lipson, J. Chem.

Phys., 1997, 107, 4832. S. S. Dimov, X.K. Hu, D.M. Mao, R.H. Lipson, Chem.Phys. Lett. 1995. V.

239. P. 332–333. S. S. Dimov, X. K. Hu, D. M. Mao, J. Y. Cai and R. H. Lipson, J. Chem.

Phys., 1996, 104, 12







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.