分子束

分子束外延的英文縮寫為ＭＢＥ，這是一種在晶體基片上生長高質量的晶體薄膜的新技術。在超高真空條件下，由裝有各種所需組分的爐子加熱而產生的蒸氣，經小孔准直后形成的分子束或原子束，直接噴射到適當溫度的單晶基片上，同時控制分子束對襯底掃描，就可使分子或原子按晶體排列一層層地“長”在基片上形成薄膜。該技術的優點是：使用的襯底溫度低，膜層生長速率慢，束流強度易於精確控制，膜層組分和摻雜濃度可隨源的變化而迅速調整。用這種技術已能製備薄到幾十個原子層的單晶薄膜，以及交替生長不同組分、不同摻雜的薄膜而形成的超薄層量子阱微結構材料。

生長速率極慢，每秒1—10埃，因而可以生長極薄而厚度均勻的外延層，實際上是一種原子級的加工技術外延生長的溫度低，可以避免襯底與外延層間的雜質在擴散，而獲得雜質濃度分佈異常陡峭p—n結，同時又可以避免通常在高溫下產生的熱缺陷；由於生長是在超高真空中進行的，襯底表面經過處理可成為完全清潔的，在外延過程中可避免沾污，因而能生長出質量極好的外延層。在分子束外延裝置中，一般還附有用以檢測表面結構、成分和真空殘餘氣體的儀器，可以隨時監控外延層的成分和結構的完整性。

技術是目前分子反應碰撞研究中最強有力的工具。其基本原理是由兩個不同來源噴發出兩個分子束，在一個高真空的反應室中形成交叉，使分子間發生單次碰撞而散射。在散射室周圍設置多個窗口，以便檢測出產物分子以及彈性散射的反應物分子的能量分佈、角度分佈和分子能態，從而獲得關於碰撞反應動力學的真實信息。

由於交叉分子束技術的應用，人們能夠研究從確定能態（或叫量子態）反應物到確定能態生成物的反應特徵。這種由確定量子態的反應物發生反應而生成新的量子態的產物的過程叫做態-態反應（statetostatereaction）。

由於調頻激光器的激光束與原子分子束交叉時，就能夠有選擇地把束中的原子或分子激發到特定的受激態，包括分子中的轉動、振動和電子受激態，就有可能研究原子或分子處於一定受激態時各種類型的碰撞截面、相互作用勢和化學反應，這是一個新的、很大的研究領域。

通過不同頻率激光的級聯激發，還可以使束中原子激發到高受激態和自電離態,從而研究這些態的性質。這類原子態的場電離和自電離幾率都很大（接近於1）,電離產生的離子可進行計數。所以，只要能使原子變成離子就可檢測。採取一定措施，提高靈敏度，消除檢測中的本底雜訊后，就可以實現單個原子的檢測。

當分子具有磁或電偶極矩時，可以通過外加磁場和電場與偶極矩的相互作用來選擇偶極矩取向，使不同偶極矩的原子和分子在空間分離。採取這種措施，就可進行精密的原子、分子束波譜實驗，精確測量原子核的磁矩，發展原子和分子的頻率或時間的測量標準。

低流強的原子、分子束和光束作用時，可以忽略原子、分子光譜線的碰撞增寬(見譜線增寬)；還可採用有選擇性的飽和吸收和對駐波場的雙光子躍遷的辦法，進一步消除原子、分子譜線的多普勒增寬，這就能以極高的精度研究自由原子及分子的光譜和能級。通過一些適當安排，還能測量蘭姆移位，驗證量子電動力學，並測定一些基本的物理常數。