NH和CH超声分子束研究

论文摘要

NH和CH是简单的双原子极性自由基分子，它们广泛存在于星际大气、星际空间、等离子体、生化反应和火焰中，在天体物理、等离子物理、环境科学、燃烧科学及化学等相关领域占有重要的地位。自由基分子具有寿命短，化学活性强，实验室生成浓度低的性质特点，难以在自由状态下对其进行研究。光谱学研究是获得自由基的结构参数、能级状态、相互作用的重要方法。 本文分别以氩气和氦气为载气，采用脉冲直流放电技术结合超声分子束技术对NH3／Ar和NH3／He进行脉冲放电产生了NH分子束。实验分别测量了用不锈钢环形电极和针尖钨电极、针尖铁电极放电产生的NH（A3Π—X3∑）（0，0）（1，1）和（c1Π—α1Δ）（0，0）带发射光谱，为了获得最佳的实验条件，实验记录了光谱强度与实验参数的关系，讨论了NH的生成机制和反应通道，并利用NH（A3Π）发射谱获得了ν’=0，1的粒子数相对布居比大约为M1／N0=0.3。 为了获得CH分子束及其相关特性，以氦气为载气，利用直流脉冲放电技术产生了CH分子束。实验研究在保持CH4／He总气压3atm和放电电压—4kV不变的条件下CH分子束强度与不同配比的关系，建立了理论模型，对实验数据进行了理论拟合，拟合曲线与实验结果符合较好，配比为1％（甲烷与氦的比例为1：99）左右能够维持较稳定的放电现象和较强的放电强度而获得较强的CH自由基束流。记录了放电时间相对于脉冲分子束不同延时CH光谱信号强度的变化，放电相对延时为460μs左右获得最大的信号强度，在此条件下对CH（A2Δ—X2Π）（0，0）带发射光谱进行探测和分析，获得CH（A2Δ）转动温度和振动温度分别为2455K和4575K，并估计此时每个脉冲中大约包含1013～1014个CH自由基。

论文目录

• 第一章 绪论
• §1.1 研究背景
• §1.2 本文概述
• 第二章 超声分子束光谱实验理论
• §2.1 超声分子束基本原理及特点
• §2.2 超声分子束光谱技术
• §2.3 超声分子束光谱技术应用
• 第三章 NH分子束的产生及其光谱探测
• §3.1 气体放电基本理论
• §3.2 实验装置
• §3.3 NH分子束实验结果与讨论
• §3.4 小结
• 第四章 CH分子束的产生及其相关特性
• 2△—X²П）发射光谱探测'>§4.1 CH（A²△—X²П）发射光谱探测
• 2△—X²П）光谱强度与实验参数的关系'>§4.2 CH（A²△—X²П）光谱强度与实验参数的关系
• 2△）振动温度与转动温度的测量'>§4.3 CH（A²△）振动温度与转动温度的测量
• §4.4 小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢