[发明专利]用于形成凝聚团族的方法和装置

说明书

本发明涉及到用于形成凝聚团族的方法和装置。

在降温情况下，气体凝结成液体，然后冻结成固体。对于从喷嘴里发射出来的分子束和或原子束，温度降落得很迅速。原子或分子将粘合在一起而形成团族。当原子或分子的数量N大于100时，他们被称为超细粒子。这些颗粒在微观和宏观之间所占有的边界已经进行过广泛的研究。这些研究在小团族的物理和化学中已有叙述（NATDAST    Series    B.Physics    Vol    158）Plenum，N.Y（1987）是由P.Jena，B.K.Rao和S.N.Khana所编辑;Microcluster，是由S.Sugano，S.okinishi    Springer-Verlag所编辑，Tokyo（1987）;Snrface    Science    156，部分1和2（1985）;Surface    Science    106（1981）;J.Phgs（巴黎）C-2（1977）和Chobiryushi-Sciene    and    Applications（Kagakusosetsu）（Chemical    Review）Vol.48，Chemical    Soeiety    of    Japan    Tokgo（1985）。

一方面，本发明提供一用于形成凝聚团族的方法，它包括产生团族及至少使某些团族变成为聚凝的。

名词“团族”意味着多个原子或分子的集合体聚在一起。典型地说，团族是由几十个、几百个或上千个原子或分子所组成的。

本发明也给出了用于形成凝聚团族的装置，它包括用于产生团族的装置和用于至少使某些团族成为凝聚的导入凝聚的装置。

用本发明的方法和装置，通过适当的控制，团族束可以当作凝聚团族束来形成。这里上下文中的名词“凝聚团族”意味着在有关的团族中至少某些原子或分子是凝聚的。这就是说原子或分子共有相同的量子态以及可用相同的波函数来描述。这样在这种情况下的凝聚团族束至少是某些团族为凝聚物。然而这无需说明在于前面提及每一团族的量子态是相同的情况下，这些团族在其中问题凝聚的，一般来说，原子或分子是波色子（即具有整数自旋）。

在本发明的一种形式中，束是由引入一散射机构使其凝聚的。在不同凝聚团族里的原子也共有相同的量子态，诸如具有着相同的能动量的情况下，用导入的散射，团族也可在它们之间成为是凝聚的。

通过较高压气体的喷嘴的通道，可以形成凝聚团族，所形成的团族是在从喷嘴出口的较低压力的区域。凝聚团族可以是中性，正的或负的带电的，而带正电荷的团族是可以通过电子束或其他的带电荷的粒子在以束的形式的碰撞形成的。负电荷团族可以是在电子周围自由膨胀中通过中子化的过程形成的。这些电子的产生可由来自激光器的光激发的光电效应所致。

本发明可进一步用参看附图的例子的方法加以说明，其中：

图1是根据本发明用于形成凝聚氮团族束的装置图;和

图2是根据本发明用于形成负的带电团族束的装置图。

首先，应注意到，一般地要进行描述的两个说明装置中的第一套中，初始的氮气保持在高压情况下，例如说是在4K和1个大气压力下。然后气体通过喷嘴膨胀到真空。氦气的膨胀将使温度很快降低到2K以下。氦原子将凝结而成为团族。在温度一旦降低到临界温度2.1K以下时某些团族将组成为凝聚氦原子，因此，这里形成了类喷射式的凝聚中性团族束。

通常，在温度一旦降低到临界温度以下时，液氦将有超流的成分。这里的情况是相类似的。差别在于凝聚团族形成一束并可直接进入到各种靶子上。

十分可能的情况是氦原子的不同团族可以在相同的凝聚态中移动这是因为在多种团族中导入了散射，产生的模拟机理已描述在国际申请说明书PCT/AU86/00212中。

散射过程如下：

He（P）+He_m（P′）+He_n（P）→He（K′）+He_n（P′）+He_m（P′）

一个氦原子散射出一个具有每一动量为P的n个氦原子的团族He_n。设满足守恒定律，很容易得到He_n（P）被散射为具有最后相同的动量P′的He（P′）是作为靠近氦团族的He_m（P′），在动量态P′中它有着其原子的每一个。在这些凝聚团族的其余结构中，它们在小液滴中作为超流液体出现而在整个束空间中形成：