^(12)C^(16)O精确的半经验势能面、振转光谱及温度压强效应研究

伴随高超音速飞行器、无接触诊断等技术的快速发展,更多分子谱带被激发,对高温高压下的振转光谱数据需求急剧增加,加之高灵敏、高分辨激光光腔衰荡(CRDS)、可调谐半导体激光吸收(TDLAS)等光谱技术的快速进步,相应分子的振转光谱研究被进一步推进。CO作为高温燃烧的重要产物,对其研究首当其冲。首先利用实验决定的(ν<41)^(12)C ^(16)O基态Dunham参数,通过Rydberg-Klein-Rees(RKR)方法,反演出分子平衡核间距附近的局域离散势能点;接着将其拟合到十多个常见的解析势能函数(PEF),发现SPF和Morse函数具有较好的拟合精度,但在长程上依然不符合物理要求;在此基础上结合实验获得的解离能对长程进行校正,构建了一个全新的、半经验、全局、解析势函数Revised-Morse,并通过多参考组态相互作用理论(MRCI)确认了其合理性,该函数既能精确再现低振动态能级,也能合理预测未知高振动态能级,且具有精确的解离极限。接着通过multireference averaged coupled-pair functional(ACPF)理论方法结合差分技术,得到了三种电场下^(12)C ^(16)O基态(ν<63)的偶极矩面(DMs)。基于构建的Revised-Morse势函数和DMs,通过求解一维薛定谔方程得到了直到解离极限的振转能级,计算结果与文献值十分吻合,表明Revised-Morse函数是十分可靠的。基于此得到了常温下所有的跃迁谱线位置,ν<63时的爱因斯坦系数、谱线强度等光谱数据,计算值与HITRAN数据库中的结果几乎完全一致,同时振动跃迁偶极矩、辐射寿命、离心畸变等光谱常数也被一并获取。该研究不仅完美再现了已知谱带,还预期了几十万条新的跃迁谱线,一些新的光谱参数也被报道,可为光谱探测提供参考。为建立基于^(12)C ^(16)O的测温模型,继续考察了温度直到9000 K的配分函数,模拟了不同温度下的振转光谱,以20000 cm^(-1)(对数坐标)以下和ν0-1带(线性坐标)的线状谱图为示例说明了谱线随温度的变化情况,并提出了几种可能的测温方案线索。最后考察了压强对振转谱线的影响。