態(tài)選擇的笑氣離子和溴甲烷離子的解離動力學研究

【摘要】：本論文的研究工作主要包括兩部分：(一)笑氣離子N2O+B2Π態(tài)的光譜與解離動力學研究；(二)能量選擇的溴甲烷離子(CH3Br+)的解離動力學研究。 (一)在超聲分子束條件下,用一束波長為360.55nm的電離激光去激發(fā)射流冷卻的N2O分子,通過N2O分子的(3+1)共振增強多光子電離(REMPI)過程制備純凈地布局在基態(tài)的母體離子N2O+(X2Π1/2,3/2(000)),然后用另外一束波長可調(diào)諧的激光將制備的母體離子激發(fā)至B2Π態(tài)隨后發(fā)生解離,利用飛行時間質(zhì)譜(TOF-MS)監(jiān)測碎片離子NO+的強度隨解離光波長的變化情況,得到278-243nm范圍內(nèi)N2O+離子解離的光致碎片激發(fā)譜(PHOFEX)。通過對光譜轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的擬合,得到了相應的轉(zhuǎn)動常數(shù)和自旋分裂常數(shù),首次修正了N2O+離子B態(tài)光譜的“帶頭”位置,同時嘗試將獲得的PHOFEX譜歸屬為B2Π←X2Π的振動序列躍遷。同時,實驗發(fā)現(xiàn)由于解離過程中反沖速度的影響,碎片離子NO+的飛行時間質(zhì)譜峰寬明顯寬于母體離子的峰寬。通過對NO+碎片離子的TOF質(zhì)譜峰形加寬的分析,估算了解離過程中釋放的平均平動能Et,發(fā)現(xiàn)Et隨激發(fā)光能的增加基本保持在0.8eV附近。結(jié)合B2Π電子態(tài)的勢能面信息,我們對B態(tài)低能端N2O+離子的解離機理進行了探討：B2Π態(tài)先與2Σ-或2△電子態(tài)發(fā)生椎體相互作用,然后沿著2Σ-或2△態(tài)生成NO+(X1Σ+)和N(2D)碎片,并伴隨著高轉(zhuǎn)動激發(fā)。 (二)我們利用閾值光電子-光離子符合速度成像技術(shù)對激發(fā)光能在10.45-16.90eV范圍內(nèi)的溴甲烷離子的解離動力學過程進行了研究。符合質(zhì)譜的結(jié)果顯示CH3Br+的基態(tài)X2E電子態(tài)是穩(wěn)定的,而A2A1和B2E電子態(tài)是完全解離態(tài),其解離離子產(chǎn)物只有CH3+碎片離子。從三維的TPEPICO時間切片成像中直接獲得了CH3+離子的平動能分布和角度分布,接下來溴甲烷離子解離的總平動能釋放和角分布即可獲得。A2A1態(tài)的溴甲烷離子可以直接沿C-Br鍵排斥坐標快速解離得到CH3+離子和自旋-軌道耦合態(tài)分辨的Br(2P)原子,然而B2E態(tài)的溴甲烷離子的產(chǎn)物CH3+的平動能分布是麥克斯韋-玻爾茲曼型的,表明B2E電子態(tài)的解離是一個慢過程。結(jié)合在考慮了旋軌耦合后計算得到的CH3Br+離子的勢能曲線,我們提出了溴甲烷離子的解離機理：對于CH3Br+(A2A1)離子,CH3++Br(2P1/2)通道是通過振動絕熱解離產(chǎn)生；CH3++Br(2P3/2)通道是A2A1先振動耦合到X2E態(tài)的高振動能級,隨后快速解離產(chǎn)生。而B2E態(tài)CH3Br+離子則是首先通過內(nèi)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換到低電子態(tài)的振動激發(fā)能級上然后發(fā)生解離生成CH3+離子和Br原子。 【關(guān)鍵詞】：笑氣離子 溴甲烷離子 共振增強多光子電離 飛行時間質(zhì)譜 閾值光電子-光離子符合速度成像 解離動力學
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O643.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-30
• 1.1 光電離11-12
• 1.1.1 電離勢(IP)11
• 1.1.2 光電離的方法11-12
• 1.1.3 光電離的分類12
• 1.2 光解反應12-16
• 1.2.1 光解的類型13-15
• 1.2.2 光解反應過程中的能量分配15
• 1.2.3 光解產(chǎn)物的角向分布15-16
• 1.3 相關(guān)實驗技術(shù)介紹16-25
• 1.3.1 共振增強多光子電離(REMPI)16-17
• 1.3.2 質(zhì)譜技術(shù)(Mass Spectrum,MS)17-18
• 1.3.3 光致碎片激發(fā)譜（PHOFEX)18-19
• 1.3.4 光電子譜(Photoelectron Spectroscopy,PES)19-20
• 1.3.5 光電子-光離子符合與閾值光電子譜20
• 1.3.6 離子成像技術(shù)(Ion Imaging)20-25
• 1.4 光電離解離實驗的常用光源25-28
• 1.4.1 真空紫外燈25-26
• 1.4.2 同步輻射26-27
• 1.4.3 激光27-28
• 參考文獻28-30
• 第二章 N_2O~+離子B~2Ⅱ態(tài)的光譜與光解離研究30-42
• 2.1 引言30-32
• 2.2 實驗32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-40
• 2.3.1 母體離子的制備和碎片離子的檢測33-35
• 2.3.2 B態(tài)“帶頭”的修正與PHOFEX譜的標識35-38
• 2.3.3 碎片離子NO~+(TOF)質(zhì)譜峰分析及N_2O~+離子B~2Ⅱ態(tài)光解離機理38-40
• 2.4 結(jié)論40
• 參考文獻40-42
• 第三章 溴甲烷離子解離動力學的研究42-56
• 3.1 引言42-44
• 3.2 實驗44-45
• 3.3 結(jié)果與討論45-52
• 3.3.1 CH_3Br的閾值光電子譜45-46
• 3.3.2 TPEPICO飛行時間質(zhì)譜46-47
• 3.3.3 CH_3Br~+(A~2A_1)解離碎片CH_3~+的TPEPICO時間切片成像47-50
• 3.3.4 CH_3Br~+(B~2E)的解離碎片CH_3~+的TPEPICO時間切片成像50
• 3.3.5 CH_3Br~+離子勢能曲線的理論計算50-51
• 3.3.6 A~2A_1態(tài)和B~2E態(tài)CH_3Br~+離子的解離機理51-52
• 3.4 結(jié)論52-54
• 參考文獻54-56
• 在讀期間的研究成果56-57
• 致謝57

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