分子轨道波函数相对论效应的高分辨电子动量谱学观测论文

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1、分子轨道波函数相对论效应的高分辨电子动量谱学观测论文摘要:利用新研制的能量分辨为0.5eV的高分辨(e,2e)谱仪测量了CF3I分子在9—15eV能区的束缚能谱.新谱仪能较好地分辨该分子碘孤对轨道的自旋轨道劈裂组分5e3/2和5e1/2，并得到了它们各自的电子动量分布以及分支比随动量的变化关系.实验结果清楚地显示了5e3/2和5e1/2态波函数的相对论效应.这是第一个分子轨道波函数相对论效应的直接实验观测.关键:词自旋/

2、轨道劈裂，电子动量谱学，相对论效应，CF3I分子Experimentalobservationofrelativistic

3、effectsontheelectronicoleculesCHENXiang/

4、JunLIZhong/

5、JunSHANXuXUEXin/

6、XiaLIUTaoXUKe/

7、Zun(HefeiNationalLaboratoryforPhysicalSciencesatMicroscaleandDepartmentofModernPhysics,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China)AbstractBindingenergyspectraofCF3Iinthee

8、nergyrange9-15eVhavebeenmeasuredbyaneeteromentumdistributionsobtained,togetheromentum.Theexperimentalresultsclearlyrevealtherelativisticeffectsonthe5e3/2and5e1/2orbitalomentumspectroscopy,relativisticeffect,CF3I高Z原子和含有高Z原子的分子的相对论效应一直吸引着人们的研究兴趣［1—3］.相对论效应主要包括动能效应和自旋-轨道耦合效应，前者

9、是由电子在近(重)核区域的高速运动引起的，而后者则是自旋和轨道相互作用的结果［2］.相对论效应不仅会影响电子态的能量，使能级产生移动和劈裂.freelagicresonance,NMR)和康普顿散射(ptonscattering)等方法也可以通过测量相对屏蔽常数、康普顿轮廓等来探究相对论效应.电子动量谱学(electronmomentumspectroscopy,.freelolecularorbital,HOMO)5e轨道电离能带的自旋-轨道劈裂能为0.73eV，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

10、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=2500eV+束缚能，在反应中心与气体分子束碰撞，散射电子(Ea=2354eV)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=146eV)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

11、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=2pasinθasin2.运用平面波冲量近似(planepulseapproximation,P(KS)近似，(e,2e)反应的三重微分截面正比于∫dΩ│ψ(p)│2，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0.5eV，角度分辨为Δθ

12、a=±0.6°,Δθb=±1.0°,Δ=±1.0°.