电子/离子-分子碰撞电离及电荷转移过程中分子多中心效应的理论研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:kxianwen
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电子/离子与分子的碰撞过程是自然界中的基本过程,也是人们认知宏观现象的基础。其与天体物理、等离子体物理、化学物理以及生物物理等众多学科都密切相关。分子体系的多中心特征以及其复杂的结构极大地增加了电子/离子与分子的碰撞过程理论计算的难度,理解此过程复杂的反应机制仍然是当前原子分子物理的最大挑战之一。本论文开展了电子-分子碰撞电离过程和离子-原子/分子碰撞电荷转移过程两个方面的研究工作,着重分析了分子多中心特征对电子-分子碰撞电离截面的贡献。另外我们还研究了中高碰撞能区内离子-原子碰撞的自旋分辨的电荷转移过程。论文分为以下七章:  第一章介绍了本论文研究的背景与意义,概述了当前用于电子-分子碰撞电离过程及离子-分子碰撞电荷转移过程研究的典型理论方法,并简单讨论了它们的优势和不足。  第二章中,我们以电子-分子碰撞电离过程为线索,回顾并梳理了形式散射理论的主要内容,为后续理论推导建立了基础。  第三章给出了多中心扭曲波近似的理论推导。我们讨论了如何在分子离子的多中心势场下构建电离电子连续波函数的分波表达,并给出了利用改进的对数导数方法求解电离电子径向连续波函数的详细步骤。最后我们说明并给出了多中心扭曲波近似的计算程序的流程图。  第四章中,我们将多中心扭曲波近似应用于HCOOH和N2的电离三重微分截面的计算。通过HCOOH电离三重微分截面的计算,我们分析了核散射项中多中心特征对于电离三重微分截面的贡献。以N2的电离三重微分截面为例,我们则考察了电离电子径向连续波函数的非对角项对于电离三重微分截面的贡献。进一步我们还详细给出了N2电离过程中电离电子径向连续波函数的具体行为,分析了其行为与离子多中心势场间的关系。  第五章回顾了离子-原子/分子碰撞电荷转移的基本理论,详细给出了双中心原子轨道密耦合方法的理论推导,并进一步讨论了如何结合单中心展开法将原有双中心原子轨道密耦合方法的计算程序拓展至适中心分子靶情形的计算。  第六章中,我们结合模型势方法和双中心原子轨道密耦合方法计算了C5++H碰撞电荷转移过程的自旋分辨截面,其中利用不同的模型势来区分体系处于不同自旋态时碰撞动力学的差别。此部分工作的动机是获得较高碰撞能量下自旋分辨的电荷转移截面,通过在较低碰撞能量区域与全量子分子轨道密耦合计算的对比,我们看到当前方法在一定程度上成功地反应了不同自旋态时碰撞动力学的差别。  最后,论文的第七章是对博士期间从事工作的总结以及对后续工作的展望。
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