利用1-5keV的单能电子束与原子分子碰撞，通过测量入射电子和散射电子的能量差确定原子分子的激发能级结构信息，通过测量散射电子的角分布揭示原子分子单个激发态的微分散射截面和广义振子强度，进而揭示相应激发态波函数在动量空间中的信息。由于电子与原子分子碰撞中存在动量转移，所以跃迁过程不受光学选择定则的限制，可以测量并标识光学禁戒的激发态结构，并给出一维新的信息—动量空间的信息，进而可以得到原子分子完整的激发态结构和动力学信息。
图1给出了本实验室所用电子能量损失谱仪的原理图。该谱仪由电子枪(产生一定能量的电子束)、单色器(减少电子束的能量分散，提高能量分辨率)、作用室(通入待测原子分子气体或蒸汽与电子发生作用)和分析器(测量散射电子能量)以及一系列高低压供电系统、位置灵敏探测器、计算机在线数据获取和控制电子学系统、磁屏蔽系统及真空系统组成。电子枪产生一定能量的电子束，经半球单色器获得单能化的高分辨电子束（50meV），进入作用室与原子分子碰撞。分析器与单色器相同，通过能一样，工作完全对称，最后由基于微通道板和一维楔条形阳极的位置灵敏探测器记录通过分析器到达的电子。由于分析器与单能器的工作点完
全对称，考虑到非弹性散射的电子已经传递一定能量给原子分子，它将通不过能量分析器。为了探测非弹性散射电子，在能量分析器及其前面的透镜上加了一个加速电压。当该加速电压的数值等于非弹性散射电子传递给原子分子的能量时，就只有该非弹性散射电子通过能量分析器。通过自动扫描该加速电压，记录非弹性散射电子的计数随扫描电压的变化，即可以得到原子分子分子的激发能谱，也即电子能量损失谱。通过测量不同散射角度（动量转移不同）的电子能量损失谱，就可以得到原子分子激发能量—动量转移-截面的三维信息，进而探测原子分子的激发态能级结构和动力学。
图2为实验测量的Ar原子3s激发自电离态的激发能量—动量转移-截面的三维谱，揭示了Ar原子自电离态的动量转移依赖行为，见我们最近的文章 Phys. Rev. A 105, 012812（2022）。
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