分子轨道波函数相对论效应的高分辨电子动量谱(2)
2013-09-18 01:22
导读：到目前为止，相对论效应的动量谱学研究工作非常少且均限于原子，尤其是相对论效应明显的原子内层轨道.而传统电子动量谱仪的低能量分辨也限制了该
到目前为止，相对论效应的动量谱学研究工作非常少且均限于原子，尤其是相对论效应明显的原子内层轨道.而传统电子动量谱仪的低能量分辨也限制了该方法的进一步应用.此外，尚未见到分子相对论效应的电子动量谱学研究的报道.2006年，我们研究组研制成功了一台能量和角度都能多道同时测量的第三代高能量分辨的(e, 2e)谱仪，谱仪的能量分辨达到了0.5 eV.分辨能力的提高拓展了电子动量谱学的研究领域.在本工作中，我们选取CF3I分子作为研究对象，前人的光电子能谱实验表明，该分子最高占据轨道(highest occupied molecular orbital, HOMO)5e轨道电离能带的自旋-轨道劈裂能为0.73 eV，我们的新谱仪可以较好地分辨，从而得到不同自旋-轨道劈裂态的电子动量分布.
1 高能量分辨(e, 2e)谱仪
谱仪的基本物理过程是电子碰撞的单电离，即(e, 2e)反应.图1是高能量分辨(e, 2e)谱仪示意图，谱仪采用不共面不对称的运动学条件.电子枪产生的电子束经单色化后由透镜加速到E0 = 2500 eV+束缚能，在反应中心与气体分子束碰撞，散射电子(Ea = 2354 eV)沿着θ1=14°的极角进入快电子分析器，并被两维位置灵敏探测器探测，在较大的范围内，实现快电子能量和方位角()的多道同时测量.电离电子(Eb = 146 eV)沿θ2=76°的极角进入慢电子分析器，并被一维位置灵敏探测器探测，在较大的范围内，实现慢电子能量的多道同时测量.在这样的实验条件下，电子碰撞电离可以看作发生在入射电子和轨道电子之间，而将剩余离子实视为旁观者，通过符合测量两个出射电子的能量和角度，由能量和动量守恒，可以得到轨道电子的束缚能和动量的大小，分别为εf=E0-Ea-Eb，p=2pasinθasin2.运用平面波冲量近似(plane wave impulse approximation, PWIA)和靶Hartree-Fock(HF)近似或靶Kohn-Sham(KS)近似，(e, 2e)反应的三重微分截面正比于А襠Ω│ψ(p)│2В其中ψ(p)是动量空间的单电子轨道波函数.所以，通过实验测量三重微分截面，就可以获得原子或分子轨道动量空间的径向电子密度分布.谱仪的能量分辨为0.5 eV，角度分辨为Δθa =±0.6°,Δθb=±1.0°,Δ =± 1.0°.
