分子束是在高真空中定向运动的分子流。美国科学家I.I.拉比等人对近代原子束、分子束技术的发展作出了创始性贡献。分子束研究分子反应动力学的思想,创造了新的一代分子束装置。这是世界上最好的分子束装置。李远哲被誉为分子束化学真正的实现。
束_分子束 -简介
分子束分子束研究分子反应动力学的思想,创造了新的一代分子束装置。这是世界上最好的分子束装置。李远哲被誉为分子束化学真正的实现。
束_分子束 -分子束外延
分子束外延的英文缩写为MBE,这是一种在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜的新技术。在超高真空条件下,由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸气,经小孔准直后形成的分子束或原子束,直接喷射到适当温度的单晶基片上,同时控制分子束对衬底扫描,就可使分子或原子按晶体排列一层层地“长”在基片上形成薄膜。该技术的优点是:使用的衬底温度低,膜层生长速率慢,束流强度易于精确控制,膜层组分和掺杂浓度可随源的变化而迅速调整。用这种技术已能制备薄到几十个原子层的单晶薄膜,以及交替生长不同组分、不同掺杂的薄膜而形成的超薄层量子阱微结构材料。
生长速率极慢,每秒1―10埃,因而可以生长极薄而厚度均匀的外延层,实际上是一种原子级的加工技术外延生长的温度低,可以避免衬底与外延层间的杂质在扩散,而获得杂质浓度分布异常陡峭p―n结,同时又可以避免通常在高温下产生的热缺陷;由于生长是在超高真空中进行的,衬底表面经过处理可成为完全清洁的,在外延过程中可避免沾污,因而能生长出质量极好的外延层。在分子束外延装置中,一般还附有用以检测表面结构、成分和真空残余气体的仪器,可以随时监控外延层的成分和结构的完整性。
束_分子束 -交叉分子束
技术是目前分子反应碰撞研究中最强有力的工具。其基本原理是由两个不同来源喷发出两个分子束,在一个高真空的反应室中形成交叉,使分子间发生单次碰撞而散射。在散射室周围设置多个窗口,以便检测出产物分子以及弹性散射的反应物分子的能量分布、角度分布和分子能态,从而获得关于碰撞反应动力学的真实信息。
由于交叉分子束技术的应用,人们能够研究从确定能态(或叫量子态)反应物到确定能态生成物的反应特征。这种由确定量子态的反应物发生反应而生成新的量子态的产物的过程叫做态-态反应(statetostatereaction)。
束_分子束 -应用
由于调频激光器的激光束与原子分子束交叉时,就能够有选择地把束中的原子或分子激发到特定的受激态,包括分子中的转动、振动和电子受激态,就有可能研究原子或分子处于一定受激态时各种类型的碰撞截面、相互作用势和化学反应,这是一个新的、很大的研究领域。
通过不同频率激光的级联激发,还可以使束中原子激发到高受激态和自电离态,从而研究这些态的性质。这类原子态的场电离和自电离几率都很大(接近于1),电离产生的离子可进行计数。所以,只要能使原子变成离子就可检测。采取一定措施,提高灵敏度,消除检测中的本底噪声后,就可以实现单个原子的检测。
当分子具有磁或电偶极矩时,可以通过外加磁场和电场与偶极矩的相互作用来选择偶极矩取向,使不同偶极矩的原子和分子在空间分离。采取这种措施,就可进行精密的原子、分子束波谱实验,精确测量原子核的磁矩,发展原子和分子的频率或时间的测量标准。
低流强的原子、分子束和光束作用时,可以忽略原子、分子光谱线的碰撞增宽(见谱线增宽);还可采用有选择性的饱和吸收和对驻波场的双光子跃迁的办法,进一步消除原子、分子谱线的多普勒增宽,这就能以极高的精度研究自由原子及分子的光谱和能级。通过一些适当安排,还能测量兰姆移位,验证量子电动力学,并测定一些基本的物理常数。