N2和CO的低能电子碰撞诱导荧光光谱的实验研究

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低能电子碰撞过程对星际空间中N2和CO激发态的形成以及后续的光谱跃迁起着重要作用。目前,已在诸多星体中观测到了 N2和CO相关电子态的振动跃迁谱带,而对于这些光谱的分析和建模则需要更准确的光谱归属和更精确的反应截面信息。已发表的关于N2和CO激发态绝对截面的研究,由于实验方法和数据处理方法的不同,不同研究组得到的结果差异很大,研究结果也一直存在争议。此外,这些研究大多采用能量损失谱和电子透射谱的方法,在近阈值能量范围内的误差很大,因此,有必要利用更精确的电子碰撞诱导荧光光谱的方法,开展关于N2和CO的实验研究。我们首次将低能量电子的余摆线型单色器、离子速度切片成像技术与荧光光谱探测技术结合起来,在实验室自主研制的高分辨离子速度成像谱仪的基础上,引入了一套光谱探测系统。基于具体的光路设计,我们自主设计加工了一套用于真空腔内光学元件固定和调节的装置,并给出了一种可行的光路调节方案。在该光路设计下,电子束发射方向、离子飞行方向和光信号引出方向互相垂直,因此成像探测和光谱探测可以相互独立运行。目前的成像探测主要用于探测电子贴附解离(DEA)过程中的产物负离子,而无法对中性的自由基产物进行直接探测。由于DEA过程产生的自由基可能处于电子激发态,具有通过自发辐射向下态跃迁的能力,因此此光谱探测系统不仅可以用于探测低能电子碰撞激发过程中的荧光光谱,还可以用于探测DEA过程中自由基产物的发射光谱,和成像探测系统结合起来即可实现对电子贴附解离动力学产物的“完全”测量。利用引入的光谱探测系统,我们着重研究了 N2第二正带系(C3Πu→B3Πg)和CO第三正带系(b3Σ+→a3Π)的电子碰撞诱导荧光光谱。通过探测到的氮气第二正带系在11.50~20.10eV的振动跃迁谱带,我们首次得到了(0,1)带、(1,2)带、(2,1)带在此近阈值能量范围内的绝对发射截面,给出了绝对发射截面随电子能量变化的激发函数曲线,(0,0)带和(1,0)带绝对发射截面的激发函数曲线也与之前的研究结果吻合较好。之后,我们将得到的C3Πu态v’=0和v’=1振动态的绝对激发截面与之前的相关研究做了对比,并简要分析了该谱带列相关振动谱带的跃迁分支比。通过探测到的CO第三正带系的振动谱带,我们得到了 CO的b3Σ+态v’=0振动态在9.90~15.00 eV能量范围内的绝对激发截面,并在其激发函数曲线中观察到了一些精细结构,证实了直接激发过程和共振激发过程都在此振动态的布居中起着重要作用。
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