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分子反应动力学领域的一个重要课题就是研究处于特定量子态分子参与的化学反应机理。激光技术的发展为分子反应动力学领域打开了新的纪元,激光技术不仅可以用来探测产物分子的量子态也可以用来控制反应物分子的初始量子态。氢是宇宙中最丰富的元素。尽管氢及其同位素分子参与的反应一直以来都是分子反应动力学领域关注的热点,但由于实验上很难高效振动激发氢分子,所以研究振动激发的氢及其同位素分子参与的化学反应一直是本领域一个富有挑战性的课题。本论文中,我参与研制了一套单纵模高能量纳秒激光系统,将该系统与氢里德堡态飞行时间谱—交叉分子束装置相结合,利用受激拉曼泵浦的方法在交叉分子束实验中实现了氢分子13%的平均振动激发效率,为研究振动激发氢分子参与的化学反应动力学提供了实验基础。在C1+HD(v=1,j=0)→DCl+H反应的交叉分子束实验研究中,我们首次在这个体系发现反应共振存在的证据。Cl+HD反应长久以来一直被认为是直接摘取反应机理为主导,并没有任何有关反应共振存在的报导。本实验通过振动激发HD分子,在碰撞能1.9～4.9 kcal/mol范围内观测到了该反应后向散射信号随碰撞能变化曲线上存在振荡现象。进一步理论分析表明这个振荡现象与束缚在H-DCl(v’=2)的振动绝热曲线上的共振态相关,是化学反应共振引起的。而且此类由反应物分子振动激发导致的反应共振可能在很多直接反应体系中存在,具有普遍性。在F+H2(v=1,j=0)→HF+H反应的交叉分子束实验研究中,实验结果表明在碰撞能0.52 kcal/mol时,随着氢分子的振动激发,原来基态由于Feshbach共振引起的产物HF(v’=2)前向散射峰完全消失。进一步实验和理论分析也表明在碰撞能0.4～2.0kcal/mol范围内后向散射信号随碰撞能变化曲线没有明显共振峰,氢分子振动激发后将无法通过束缚在H-HF(v’=4)振动绝热势阱中的共振态发生反应,该反应由长寿命的共振机理变为直接摘取反应机理。