趙 靜 羅志弘 寧傳剛

(1北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京 100191； 2清華大學(xué)物理系，北京 100084)

0 引言

光電子能譜是物理化學(xué)領(lǐng)域研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和光電離動(dòng)力學(xué)的重要工具。結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)的負(fù)離子光電子能譜儀，可以通過質(zhì)譜選擇特定的負(fù)離子進(jìn)行光電子能譜的測(cè)量。負(fù)離子光電子譜儀的能量分辨率高，靈敏度高，可以對(duì)自由基、反應(yīng)中間體、團(tuán)簇等不易大量制備的體系開展研究。測(cè)量負(fù)離子光電子能譜，可以得到電子親和勢(shì)(Electron Affinity，EA)[1,2]和電子能級(jí)結(jié)構(gòu)等物質(zhì)元素的基本信息。對(duì)分子團(tuán)簇，高分辨的光電子能譜還可以分辨出振動(dòng)結(jié)構(gòu)。這些信息可以幫助人們確定原子分子團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)，理解其性質(zhì)。特別是研究自由基和反應(yīng)中間體這些短壽命體系，其他實(shí)驗(yàn)手段通常難以開展研究。負(fù)離子光電子能譜實(shí)驗(yàn)，最早由Hall和其合作者在1967年首次報(bào)道[3]，目前已經(jīng)發(fā)展成為原子分子物理和化學(xué)領(lǐng)域廣泛使用的研究手段。

負(fù)離子光電子能譜儀的光源通常采用激光，對(duì)電子的動(dòng)能測(cè)量早期采用靜電型能量分析器，如半球形能量分析器，典型的能量分辨率約5meV，但光電子的收集效率較低[4-6]。后期，發(fā)展了收集效率接近100%的磁瓶式電子飛行時(shí)間測(cè)量裝置[7,8]，能量分辨率和半球形能量分析器相當(dāng)。最近，新發(fā)展起來的慢電子速度成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)好于0.2meV的能量分辨率[9]。利用線偏振激光做光源脫附負(fù)離子，產(chǎn)生的光電子具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。因此，對(duì)速度成像得到的二維電子分布進(jìn)行反阿貝爾(反Abel)變換，就可以重建光電子分布，進(jìn)而測(cè)量動(dòng)能和角分布(photoelectron angular distribution，PAD)[10-12]。慢電子速度成像的基本思想非常簡(jiǎn)單，如果能保持相對(duì)能量分辨率ΔE/Ek=2%，對(duì)動(dòng)能Ek=1000meV的電子，絕對(duì)能量分辨率ΔE=20meV；而對(duì)動(dòng)能為Ek=10meV的電子，ΔE=0.2meV。低能電子的飛行軌跡特別容易受到雜散電磁場(chǎng)干擾，這使得常規(guī)的靜電型分析器和磁瓶飛行時(shí)間譜儀的極限能量分辨率很難好于1meV。而慢電子速度成像測(cè)量方式對(duì)雜散的電磁場(chǎng)不敏感，因此對(duì)低能電子可以實(shí)現(xiàn)很高的能量分辨率。目前，我們課題組搭建的慢電子速度成像譜儀可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)于0.1meV的能量分辨率。利用慢電子速度成像技術(shù)，我們已經(jīng)成功地將多個(gè)過渡族元素的電子親和勢(shì)測(cè)量精度提高了兩個(gè)量級(jí)。

1 速度成像技術(shù)的發(fā)展

離子速度成像技術(shù)是最早由Chandler和Houston[13]等人于1987年引入，他們用這個(gè)方法測(cè)量了光解離產(chǎn)物的角分布，但能量分辨率很差。1997年，Eppink和Parker[14]等人對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，通過增加一片聚焦離子透鏡，使得能量分辨大大提高，典型的能量分辨率約為2%。在這之后,離子速度成像技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。離子速度成像技術(shù)的基本原理是，分子束(或離子束)與一束線偏振激光垂直交叉，光解離(或光脫附)后的離子碎片(或光電子)在外加電場(chǎng)的作用下加速后，再經(jīng)一段自由飛行，打在位置靈敏探測(cè)器上。常用的位置靈敏探測(cè)器由微通道板(MCP)和熒光屏組成。離子(或電子)打在熒光屏上的位置被CCD相機(jī)觀測(cè)和記錄下來。由于離子(或電子)速度分布具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，通過反阿貝爾變換可以重構(gòu)出離子球(或電子球)的三維分布。

在最初的傳統(tǒng)成像階段，Chandler[13]等人的實(shí)驗(yàn)采用共振多光子選態(tài)電離，外加電場(chǎng)由簡(jiǎn)單的兩片平板電極構(gòu)成，如圖1(a)所示。推進(jìn)極LR和帶柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)的引出極LE將離子加速，飛向熒光屏。這種兩片式離子速度成像的分辨率主要受反應(yīng)區(qū)尺寸、均勻電場(chǎng)導(dǎo)致的圖像重疊，以及柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)離子透過率影響等因素限制，能量分辨率非常有限。Eppink和Parker[14]等人改進(jìn)了成像電極的結(jié)構(gòu)。成像透鏡由三片電極構(gòu)成，引出極的柵網(wǎng)換成了中心有孔的極板，提高了離子透過率，從而增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。三片式結(jié)構(gòu)的最大改進(jìn)是可以將速度相同的離子碎片聚焦到探測(cè)器的同一點(diǎn)上，從而使實(shí)驗(yàn)分辨率得到了顯著提升。速度成像的數(shù)據(jù)處理都需要進(jìn)行反阿貝爾變換。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)漲落較大時(shí)，反阿貝爾變換會(huì)產(chǎn)生很多噪聲。為了克服這一缺點(diǎn)，Gebhardt[15]等人于2001年提出的切片成像技術(shù)中，先讓離子球自由膨脹，通過延遲給膨脹的離子球上所加電場(chǎng)的時(shí)間，增加離子團(tuán)信號(hào)到達(dá)MCP的峰寬，從而探測(cè)dx厚度的離子團(tuán)切片信號(hào)，直接記錄離子碎片的三維圖像，避免了反阿貝爾變換帶來的可能誤差，也可以達(dá)到很高的分辨率。但由于電子質(zhì)量輕，飛行速度快，該方法不適用，所以，切片技術(shù)目前只限于離子速度成像。

圖1 離子透鏡結(jié)構(gòu)示意圖(a) 兩片柵網(wǎng)電極； (b) 三片電極； (c) 四片電極

將速度成像技術(shù)引入負(fù)離子光電子譜儀[16-24]，為電子的能譜測(cè)量提供新的選擇。速度成像的優(yōu)點(diǎn)是光電子收集效率為100%，在測(cè)量電子能量的同時(shí)還可以得到光電子的角分布信息。

SEVI的光電子動(dòng)能很低，一般約為10～20meV。零動(dòng)能光電子譜(zero electron kinetic energy，ZEKE)[28]技術(shù)是在20世紀(jì)80年代中期由PES發(fā)展而來，其能量分辨率可達(dá)到0.1～0.2meV，適用于較小的負(fù)離子團(tuán)簇。從某種意義上說，SEVI是傳統(tǒng)PES與ZEKE相結(jié)合的產(chǎn)物。但是，由于Wigner閾值定理[29]，光脫附截面σ∝(Ek)l+1/2。這里l為出射光電子的角動(dòng)量。因此，光電子動(dòng)能越低，高分波光脫附截面下降得也越快，在閾值附近，高分波通道信噪比變得很差。這使得ZEKE僅限于測(cè)量l=0的s分波光脫附通道。

最近，王來生小組對(duì)三片式成像電極做了進(jìn)一步改進(jìn)[30]。參考離子成像的四片式結(jié)構(gòu)[31]，新設(shè)計(jì)的四片式透鏡的聚焦性能更好。對(duì)閾值慢電子能量分辨率達(dá)到了1.2cm-1，對(duì)較大動(dòng)能的電子可以實(shí)現(xiàn)ΔE/Ek=0.53%。我們實(shí)驗(yàn)室采用的正是這種四片式電極。

2 慢電子速度成像譜儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

離子速度成像實(shí)驗(yàn)裝置一般由離子源、飛行時(shí)間質(zhì)譜系統(tǒng)、離子探測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)采集系統(tǒng)組成，各部分均置于真空腔體內(nèi)。為了減小樣品損耗，提高使用效率，同時(shí)減小分子泵負(fù)載，提高裝置內(nèi)的動(dòng)態(tài)真空，離子的產(chǎn)生和探測(cè)采用脈沖方式，由脈沖時(shí)序控制器進(jìn)行統(tǒng)一的時(shí)序控制。我們的離子源采用激光濺射離子源。將脈沖Nd:YAG激光器的二次諧波(532nm)聚焦成直徑約1mm的光斑并打到樣品靶上，在樣品靶表面產(chǎn)生包含各種中性和帶電離子的激光誘導(dǎo)等離子體。同時(shí)脈沖閥向等離子體區(qū)域噴入氦氣作為載氣，載氣一邊與等離子體混合對(duì)其進(jìn)行冷卻，一邊與各種粒子一起以超音速向前膨脹擴(kuò)散。粒子團(tuán)簇和氦氣的混合物經(jīng)一個(gè)漏斗狀濾束器(skimmer)二次篩選，濾去橫向速度大的粒子，使最初向各個(gè)方向擴(kuò)散的混合物變成一束較為平直的束流，進(jìn)入飛行質(zhì)譜儀的加速區(qū)。飛行時(shí)間質(zhì)譜儀篩選出感興趣的負(fù)離子。離子束被一系列偏轉(zhuǎn)板導(dǎo)引、聚焦，經(jīng)過一段時(shí)間的無(wú)場(chǎng)自由飛行后到達(dá)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀末端的離子質(zhì)量門。質(zhì)量門由三片式柵網(wǎng)電極組成，前后兩片電極接地，中間電極加脈沖高壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)離子的“開”和“關(guān)”。不同荷質(zhì)比的粒子飛行時(shí)間不同，通過改變質(zhì)量門的開門時(shí)間，允許指定離子通過質(zhì)量門。離子探測(cè)器是由兩片級(jí)聯(lián)的微通道板(MCP)和一片金屬板構(gòu)成。離子探測(cè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，在進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)量時(shí)，離子探測(cè)器與離子束共線。在進(jìn)行光電子譜測(cè)量時(shí)，需要將離子探測(cè)器從離子飛行路徑中轉(zhuǎn)開。

在成像透鏡工作區(qū)，離子束與脫附激光垂直交叉。脫附激光是窄線寬的可調(diào)諧染料激光器。染料激光器為Nd:YAG脈沖激光器泵浦。染料激光器的調(diào)諧范圍為400～920nm，線寬為0.06cm-1。光子能量(hν)用高精度的波長(zhǎng)計(jì)(WS6-600)進(jìn)行測(cè)量。波長(zhǎng)計(jì)的精度為0.02cm-1。脫附后的光電子在電場(chǎng)的加速下向熒光屏飛行。目前國(guó)內(nèi)沒有大尺寸快速熒光屏商品，我們自制了直徑75mm的熒光屏(靈敏面積)。它由兩塊直徑80mm的微通道板和快熒光板構(gòu)成。光電子經(jīng)微通道板倍增106～107倍，產(chǎn)生的大量二次電子被電場(chǎng)加速(3kV)并轟擊熒光板，產(chǎn)生的熒光被CCD相機(jī)記錄。由于熒光肉眼可見，對(duì)CCD相機(jī)要求不高。每個(gè)電子轟擊熒光屏產(chǎn)生的亮斑大小在1mm左右，直接累計(jì)這些信號(hào)，亮斑的大小就成了限制能量分辨的主要因素?？梢酝ㄟ^對(duì)各個(gè)像素加權(quán)求重心的方式精確定位光電子的位置。利用求重心的方法還可以比較容易對(duì)圖像的畸變進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。速度成像的分辨率和離子束-激光束的交叉重疊區(qū)的大小密切相關(guān)。交叉區(qū)越小，分辨率越好。但交叉區(qū)太小，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)損失很多。在我們的裝置中，激光束通過3mm的準(zhǔn)直?？着c離子束交叉。成像透鏡的第一級(jí)有一直徑為6mm的孔，用來限制交叉區(qū)離子束尺寸。此外，要得到好的能量分辨率，各個(gè)電極的分壓需要仔細(xì)調(diào)節(jié)，離子束和激光束的交叉重疊位置也需要很好優(yōu)化。由于電子散落在1024×1024像素大小的二維平面上，每張能譜一般需要累積50000～200000發(fā)激光脈沖[32]，以盡可能降低計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)漲落。

3 能量定標(biāo)與數(shù)據(jù)處理

以原子負(fù)離子被光脫附過程為例。負(fù)離子被激光脫附掉一個(gè)電子，對(duì)于來自同一電子態(tài)的光電子，它們有相同的動(dòng)能，這些光電子經(jīng)無(wú)場(chǎng)自由飛行后會(huì)膨脹成一個(gè)半徑為r的球殼。到達(dá)探測(cè)器時(shí)，由三維球殼分布投影成一張二維的速度分布圖像。速度分布圖像呈一個(gè)半徑為r的圓環(huán)分布，如圖2所示。

圖2 SEVI原理圖

在電子被光脫附后的飛行過程中，電子球殼半徑r=vt。這里t是電子飛行時(shí)間，v為飛行速度。因此，電子動(dòng)能Ek可由下式給出：

αr2

(1)

相應(yīng)地，該電子態(tài)的結(jié)合能BE=hν-αr2。電子動(dòng)能Ek和球殼的半徑r2成正比。通過改變脫附光子能量hν，測(cè)量一系列點(diǎn)，就可以得到能量定標(biāo)系數(shù)α。

圖3 用I-進(jìn)行能量定標(biāo)圖

碘負(fù)離子電子親和勢(shì)較高，很容易得到很強(qiáng)的質(zhì)譜信號(hào)，因此常用來作為系統(tǒng)的定標(biāo)元素。圖3為我們組搭建的SEVI儀器用碘負(fù)離子定標(biāo)結(jié)果。成像電壓是-150V。在一系列略高于I-脫附閾值的激光能量下分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采集數(shù)據(jù)并處理后獲得圖中7個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。橫坐標(biāo)為CCD相機(jī)采集到圓環(huán)半徑的平方r2，縱坐標(biāo)為光子能量hν。可以看到，圖像中圓環(huán)的半徑隨激光能量的增加而不斷增大。對(duì)7個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行線性擬合，可獲得儀器的能量定標(biāo)系數(shù)α。線性擬合得到的截距(r=0處)就是碘的電子親和勢(shì)。用這個(gè)方法，我們得到的碘電子親和勢(shì)為24672.94cm-1，和用LPM結(jié)果3.059038(10)eV[33]符合得很好。圖3中的小插圖顯示的是動(dòng)能為1.4cm-1時(shí)的能譜，峰的半高全寬(FWHM)為0.56cm-1。這是目前報(bào)道的最窄峰寬。

脫附光源為線偏振光，且線偏振方向和熒光屏平行。因此，出射的光電子的分布具有旋轉(zhuǎn)柱對(duì)稱性。光電子的動(dòng)能和角分布可以全部從投影的二維速度成像中重建出來，不會(huì)損失任何信息。

(2)

根據(jù)阿貝爾變換公式，有

(3)

通過反阿貝爾變換可以由原始二維圖像fx得出電子速度分布fr,z0

圖4 反阿貝爾變換原理圖

(4)

目前，利用二維速度成像結(jié)果重建電子能譜和角分布已經(jīng)有不少共享程序可以實(shí)現(xiàn)。常用軟件有BASEX[34]，pBasex[35]，Onion Peeling[36]，Polar Onion Peeling[37]，以及Meveler[38]。Iker León等人對(duì)比過以上幾種方式，大多數(shù)情況下它們處理結(jié)果沒有明顯差異[30]。但BASEX可以自由選擇步長(zhǎng)，因此對(duì)數(shù)據(jù)的處理更為靈活；pBasex利用了單光子脫附的全部特征信息，而Basex只用了柱對(duì)稱性，因此pBasex可以給出更為平滑的曲線，更好地抹平統(tǒng)計(jì)漲落，但分辨率有所損失；Onion Peeling方法在計(jì)算指定峰的各向異性參數(shù)上更有優(yōu)勢(shì)；Polar Onion Peeling方法是用LABVIEW編寫，所以和同為L(zhǎng)ABVIEW編寫的圖像采集軟件有更好的適配性。Meveler在計(jì)數(shù)較少時(shí)，依然能給出較好的變換結(jié)果。

對(duì)于線偏振單光子光脫附，光電子的角分布由下式給出[12]

(5)

式中，θ是光電子出射方向相對(duì)于激光偏振方向的夾角。σtotal是光脫附總截面，β是各向異性參數(shù)，P2(cosθ)是二階Legendre多項(xiàng)式。β取值范圍在-1和2之間，具體數(shù)值和電子態(tài)的對(duì)稱性以及電子動(dòng)能有關(guān)。如果β是正值，意味光電子在平行偏振方向的強(qiáng)度比垂直方向更強(qiáng)。例如，光脫附一個(gè)s子殼層的電子產(chǎn)生p波，β為正值。這也是圖2所示意的情形。如果β為負(fù)值，在垂直偏振方向上的光電子強(qiáng)度比平行方向更強(qiáng)。這通常是由于光脫附產(chǎn)生的光電子不同分波之間干涉的結(jié)果。例如，光脫附O-負(fù)離子的一個(gè)p電子，可以得到s分波和d分波，在一定動(dòng)能下，β為-1。

4 應(yīng)用

近年來，慢電子速度成像法以其超高能量分辨率在原子分子領(lǐng)域取得了許多令人矚目的成果。例如，最近我們利用慢電子速度成像方法大大提高了多個(gè)過渡族元素電子親和勢(shì)的測(cè)量精度。電子親和勢(shì)是衡量原子得到電子容易程度的一個(gè)基本參數(shù)。目前，元素周期表中主族元素的電子親和勢(shì)的測(cè)量精度都比較高。這些數(shù)據(jù)基本上都是通過激光閾值光脫附譜學(xué)(LPT)和激光光脫附顯微鏡(LPM)這兩種方法得到的[33,39]。由于過渡族元素獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，在閾值附近的光脫附電子為p波。根據(jù)Wigner閾值定理，光脫附截面非常小，又由于精細(xì)結(jié)構(gòu)造成多條能量間隔很小的躍遷通道都有機(jī)會(huì)打開，這使得傳統(tǒng)的測(cè)量電子親和勢(shì)LPT和LPM方法無(wú)能為力。目前，已報(bào)道的過渡族元素電子親和勢(shì)大多數(shù)是由Lineberger等人早期用靜電型能量分析器PES方法得到。其測(cè)量精度不高，不確定度約10meV，且近30年無(wú)明顯提高[4]。測(cè)量過渡族元素的電子親和勢(shì)的另一個(gè)難點(diǎn)在于，過渡族原子的電子親和勢(shì)很低，又特別容易氧化，使用通常的激光濺射離子源，信號(hào)主要是氧化物的負(fù)離子信號(hào)，單原子負(fù)離子的信號(hào)非常弱。

2015年，我們報(bào)道了自行搭建的一套高精度SEVI裝置，并首次將SEVI方法應(yīng)用在過渡族原子負(fù)離子電子結(jié)構(gòu)研究中，精確測(cè)定了元素周期表中多個(gè)過渡族元素的電子親和勢(shì)，如鈮(Nb)[40]，鈷(Co)[32]，鉛(Pb)[41]，鋯(Zr)[42]，錸(Re)[43]等，使過渡族元素EA值的測(cè)量精度有了極大的提高。其中，Nb的EA值測(cè)量精度提高了400多倍。對(duì)于Re，長(zhǎng)期以來人們一直認(rèn)為其和同族的Mn-負(fù)離子一樣，不能穩(wěn)定存在。我們的實(shí)驗(yàn)明確無(wú)誤地表明Re-負(fù)離子穩(wěn)定存在，并精確測(cè)量了電子親和勢(shì)。利用SEVI我們不僅可以得到電子親和勢(shì)，還得到了負(fù)離子的精細(xì)結(jié)構(gòu)。過渡族元素是很多功能材料的關(guān)鍵成分，如磁性、超導(dǎo)、催化劑等。但是由于電子關(guān)聯(lián)的多體效應(yīng)，過渡族元素的理論計(jì)算一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。我們測(cè)量得到的高分辨光電子譜將為發(fā)展可以處理過渡族化合物的新理論方法提供檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 不同激光能量下脫附所采集的Nb-光電子譜圖

圖6 Nb和Nb-間躍遷能級(jí)圖

圖5是用SEVI方法得到的[40]鈮(Nb-)光電子能譜。脫附激光能量分別為15750.95cm-1，15855.83cm-1與16494.63cm-1。圖5中不同字母標(biāo)識(shí)出的峰分別對(duì)應(yīng)圖6中的不同躍遷；圖5中不同顏色的光電子譜分別對(duì)應(yīng)不同能量的脫附激光?？梢钥闯?，隨著光電子動(dòng)能的降低，相鄰的峰c和d被逐漸分開。這很好展示了能量分辨率隨光電子動(dòng)能的降低而逐漸提高。峰e(cuò)對(duì)應(yīng)Nb-負(fù)離子基態(tài)5D0到Nb中性原子4D1/2的躍遷。進(jìn)行如圖3所示的測(cè)量，在通道e脫附閾值之上20cm-1到60cm-1區(qū)間測(cè)量一系列能譜，就可以得到峰e(cuò)的精確結(jié)合能。由于中性原子4D1/2能級(jí)有很精確的光譜數(shù)據(jù)，從測(cè)量得到的結(jié)合能15810.25(50)cm-1中減去4D1/2的能級(jí)8410.90cm-1，就得到Nb的電子親和勢(shì)7399.35(50)cm-1或917.40(6)meV。這一結(jié)果同早期報(bào)道的894(25)meV一致，但精度提高了400多倍。由于可以分辨多個(gè)躍遷通道，測(cè)量電子親和勢(shì)不一定限于躍遷到中性原子基態(tài)的通道，這樣可以避免使用不易獲得的可調(diào)諧窄線寬紅外寬激光器。例如，如果直接測(cè)量Nb-(5D0)→Nb(4D1/2)躍遷通道的結(jié)合能(結(jié)合能7399.35cm-1)，就需要輸出波長(zhǎng)在1351nm左右的可調(diào)諧紅外激光器。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)測(cè)量電子親和勢(shì)很低的元素尤其重要，例如Re的電子親和勢(shì)為60.396(63)meV[43]。

SEVI的超高能量分辨率使得其可以分辨分子體系的振動(dòng)結(jié)構(gòu)。但對(duì)分子體系的測(cè)量，由于室溫下分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)的存在，造成譜線的熱展寬。由于大分子的轉(zhuǎn)動(dòng)間隔一般小于0.1cm-1，分辨率不足以分辨轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。2013年，Lai-Sheng Wang組將SEVI與冷離子阱技術(shù)(cold ion trap)相結(jié)合，大大降低了譜線的熱展寬[44-50]。例如，他們將脫氫苯酚負(fù)離子(C6H5O-)降溫至20K(低溫下分子負(fù)離子處于振動(dòng)基態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)主要布居在較低能態(tài))實(shí)現(xiàn)了1meV的能量分辨率，并分辨了很多振動(dòng)頻率低至～100cm-1的低頻振動(dòng)模式[50]。Neumark組也報(bào)道過一系列分子體系的光電子能譜實(shí)驗(yàn)研究，如燃燒過程中蒽基自由基[51]，亞乙烯基(H2CC-)[52,53]等。最近，他們利用這個(gè)方法還觀測(cè)到了F+H2反應(yīng)中的共振過渡態(tài)[54]。

5 總結(jié)與展望

慢電子速度成像方法是新發(fā)展起來一項(xiàng)光電子譜技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)于1cm-1的能量分辨率，結(jié)合質(zhì)譜和冷離子阱技術(shù)，可以預(yù)期其在原子分子化學(xué)物理領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。其特點(diǎn)總結(jié)如下(1)質(zhì)譜選擇特定質(zhì)量的離子；(2)具有接近100%的收集和探測(cè)效率，靈敏度高，效率高，且能獲得光電子角分布等信息；(3)對(duì)雜散電磁場(chǎng)不敏感，對(duì)多普勒效應(yīng)不敏感，具有很高的能量分辨率；(4)實(shí)驗(yàn)所需樣品量小，有利于對(duì)放射性元素或稀有元素的研究；(5)與離子阱冷卻相結(jié)合，能有效降低大分子的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)熱展寬，減小激發(fā)態(tài)離子布居，降低實(shí)驗(yàn)復(fù)雜度。慢電子速度成像方法所提供的高分辨譜學(xué)數(shù)據(jù)將為發(fā)展高精度的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及過渡族多體問題的新理論新方法提供可靠的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)?？梢灶A(yù)期，憑借其超高的能量分辨率，結(jié)合冷離子阱技術(shù)的慢電子速度成像方法將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

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