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《太原科技大学》 2017年
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CF~-、CN分子的光谱特性研究

周锐  
【摘要】:碳元素是人类最早接触和利用的元素之一,在自然界分布非常广泛。碳化物分子包含许多重要的无机物分子(如CO_2、CH_4、CN等),并且是构成生命体的主要有机物分子,与我们的生活息息相关。而含碳双原子分子作为最简单的碳化物分子,更是受到了研究人员的广泛关注。光谱是物质的“指纹”,是对分子特性及内部结构的最直接反应。因此,不论是通过理论计算光谱参数还是通过实验光谱测量来研究分子的能级分布及光谱特性一直是学术界的热门课题。本论文对含碳双原子分子CF~-进行了量化计算,同时采用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对CN自由基的振-转跃迁谱线进行了测量。理论计算方面,我们采用MOLPRO量化计算软件对CF~-负离子做了从头计算。利用高精度的内收缩多参考组态相互作用方法(icMRCI)基于相关一致基组aug-cc-pV5Z在0.8到7?的范围内计算了CF~-负离子两个最低解离极限C(~3P_2)+F-(~1S_0)和C(~1D_2)+F-(~1S_0)对应的5个Λ-S态(X3Σ-,a1Δ,b1Σ+,A~3П和c1П)的势能曲线。计算中考虑了标量相对论修正和Davidson修正使得计算结果更加可靠。根据?-S态的势能曲线,求解径向薛定谔方程得到了各电子态振转能级,并拟合获得了这些电子态的光谱常数(Te,Re,ωe,ωeχe,Be,αe,De)。此外,我们对CF~-负离子5个?-S态的电偶极矩曲线进行了计算,分析了电子态的组态变化对电偶极矩的影响。另外,我们计算了CF~-负离子A~3Π–X3Σ-的跃迁偶极矩并采用LEVEL程序解得了Franck-Condon因子,分析了这两个电子态之间的跃迁特性,获得了A~3П的5个最低振动能级的辐射寿命τ,并给出了振子强度f00。最后,对CF~-负离子A~3П态的预解离机理进行了研究,并计算了A~3П态几个高振动能级的解离寿命τd。实验方面,我们采用LIBS测量了CN自由基B~2Σ~+–X~2Σ~+系统的振转跃迁谱线。用Nd:YAG调Q脉冲激光器在空气中对石墨样品进行激光烧蚀,激光被聚焦到样品靶点0.5mm以上位置,以期同时电离石墨样品中的C原子及空气中的N2分子形成高温高能等离子体团。然后等离子体团中C原子跟N原子自由组合成CN自由基并自发辐射到低态,我们再通过光谱仪对其辐射的荧光进行采集,得到了CN自由基B~2Σ~+–X~2Σ~+的振动跃迁谱线,并用LIFBASE软件拟合出了X~2Σ~+的振动及转动温度,分别为4600K和4400K。
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O561.3

【参考文献】
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【共引文献】
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