原子双原子碰撞He+H2+体系动力学性质研究

摘要

在原子分子碰撞过程中，矢量性质与标量性质具有同等重要的意义，矢量性质反映着原子分子碰撞过程中的立体动力学信息。只有将矢量性质和标量性质综合起来考虑，才能对原子分子碰撞过程有一个细致地了解。近几十年来，随着理论研究工作的深入和实验技术的发展而得到快速发展，分子反应动力学迅速发展成为一个热门领域。在众多的原子分子碰撞体系中，原子双原子碰撞，尤其是插入反应 He+H2+及其同位素变型，在近些年来无论是实验上还是理论上均引起了人们的广泛关注。此反应体系不仅其本身在天文学、天体物理、粒子物理、原子核物理与核工程中有着极其重要的应用，而且因为这是一个相对来说比较简单的碰撞体系，它还可作为一个检验新理论与实验是否相符的标准。本文用准经典轨线方法对He+H2+及其同位素变型的动力学性质进行细致地研究，并得出了一些有意义的关于原子双原子碰撞的结论。
　　本文第一章首先分别对分子反应动力学与立体分子反应动力学的发展概况进行了回顾，然后介绍了He+H2+的发展现状，最后对势能面理论进行简单描述。
　　第二章对本文所用到的数学理论进行简单描述。
　　第三章对碰撞能变化对动力学性质的影响进行研究。结果表明，产物转动角动量矢量 j′的各向异性分布随碰撞能的增大而增强，描述 k-k′-j′三矢量相关的P(φr)分布也随碰撞能的不同呈现出不同的性质，并且P(φr)分布并不关于φr=π对称，这种不对称性是由原子间的排斥能产生的。碰撞能的变化对极化微分截面也产生了极其重要的影响，碰撞能的增大超过了其它因素对前向散射的影响。
　　第四章对不同振动量子数下的动力学性质进行了理论研究。描述 k-j′关联的P(θr)分布在90°及其附近的峰值随振动量子数的增大而增高，表明随反应物分子离子振动量子数的增加，取向程度逐渐增大，各向异性分布逐渐增强。k-k′-j′三矢量相关的P(φr)分布，在υ=0时，j′除存在取向效应外还定向于y轴的正方向，而υ=1，2时定向于y轴的负方向。各极化微分截面也随着振动量子数的变化而表现出不同的动力学特征。
　　第五章对同位素效应对动力学性质的影响进行了理论研究。描述 k-j′关联的P(θr)分布在90°及其附近的峰值随取代原子质量的增大而减小，表明对于A+BC→AB+C反应来说，随着 B原子质量的增加，质量因子减小，从而导致取向程度逐渐减弱，各向异性分布逐渐减弱。k-k′-j′三矢量相关的P(φr)分布，对于He+H2+→HeH++H、He+DH+→HeD++H、He+TH+→HeT++H三个反应均定向于y轴的负方向。各极化微分截面也随着振动量子数的变化而表现出不同的动力学特征。
　　最后，在本文第六章，对全文进行一下总结，说明本文的不足之处，并提出展望。

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第一章 引言

1.1 分子反应动力学简介

1.2 立体分子反应动力学的发展现状

1.3 势能面简介

1.4 He+H2+的研究现状

1.5 本章小结

第二章 理论方法

2.1 建立 Hamilton 方程

2.2 初始条件的选择

2.3 轨线计算

2.4 计算结果分析

2.5 矢量相关的数学描述

第三章 碰撞能对动力学性质的影响

3.1 引言

3.2 结果及讨论

3.3 本章小结

第四章 振动能对动力学性质的影响

4.1 引言

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第五章 同位素效应对动力学性质的影响

5.1 引言

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

第六章 结语

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢