小分子在真空紫外波段从量子态到量子态的光解离动力学

本文主要描述小分子在真空紫外波段(VUV,6-20 eV)光解离动力学的最新实验和理论研究进展.得益于基于商业化激光器的真空紫外光源技术,以及离子速度成像、高分辨氢原子-里德堡态标记-飞行时间测量和VUV-VUV泵浦-探测等方法的发展,研究人员现在可以对很多小分子在真空紫外波段的光解离动力学进行量子态到量子态层面的测量和研究,本文重点综述H_2(D_2,HD),CO,N_2,NO,O_2,H_2O(D_2O,HOD),CO_2,N_2O以及一些多原子分子在真空紫外波段光解离动力学的最新研究进展.这些小分子在真空紫外波段的光解离在天体化学以及大气化学中有着非常重要的应用.分子吸收一个VUV光子以后,通常会被直接激发到比较高的电子激发态,解离过程会涉及到多个电子态势能面之间的复杂非绝热相互作用.在实验上对解离截面等参数进行从量子态到量子态层面的精细测量对于深入了解这些复杂的势能面之间的相互作用有非常重要的意义.最近建成的大连相干光源是目前世界上唯一一台在真空紫外波段工作的自由电子激光,具有脉冲能量高、扫描范围宽(50～150 nm)等优越的性能,它的建成必将会大大促进小分子真空紫外光解离研究的发展.     

转动分辨的H2+ (X2Σ+g , v+=0-18)真空紫外脉冲场电离光电子谱

测量了氢气离子转动分辨的真空紫外脉冲场电离光电子谱．涵盖了15.30?18.09 eV能量范围内的H2+(X2§+g , v+=0?18,N+=0?5)?H2(X1§+g , v00=0, J00=0?4)的电离跃迁． 通过基于Buckingham-Orr-Sichel(BOS)模型的光谱拟合和对氢气离子振动带H2+(X2§+g ,v+=0?18)的转动光谱的分析, 发现实验上只观察到对应于￠N=N+-J00=0,§2的转动跃迁． 振动量子数v+ 越高，￠N=0的转动跃迁越占主导地位， 而转动谱线强度受邻     

高分辨率初始光电子能谱由真空紫外激光速度——映射图像的方法

通过采用真空紫外(VUV)激光速度-地图成像-TPE(真空紫外VMI-TPE)方法获得了高分辨率初始光电子(TPE)氯苯(C₆H₅Cl(X¹A₁))的光谱,炔丙基自由基(C₃H₃(X²B₁))和烯丙基(C₃H₅(X²A₁)). 观察到的真空紫外VMI-TPE方法的光电子能量分辨率在1~2 cm^-1,可以和在真空紫外激光脉冲场电离光电子(VUV-PFI-PE)的测量媲美. 类似真空紫外PFI-PE测量,真空紫外VMI-光电子(真空紫外VMI-PE)和真空紫外VMI-TPE测量能量分辨率依赖于直流电场在光电离区加速电子. C₆H₅Cl和C₃H₃的电离初始值的降低为F的函数表示Stark偏移校正为VUV-VMI-TPE测量由-3.1√F管辖,这是半经典预测值-6.1√F的一半. 我们还测量C₆H₅Cl和C₃H₅的真空紫外光能量的真空紫外VMI-PE谱接近其电离初始值. 在VUV-VMI-PE测量中观察到的C₃H₅⁺阳离子振动谱和振动级数,nv₇⁺(n=0~3). 真空紫外VMI-TPE可以实现更高的实验灵敏度和类似真空紫外PFI-PE测量的能量分辨率,使真空紫外VMI-TPE法成为高分辨率真空紫外PFI-PE测量一个很好的替代.     

c-C3H2、HCCH和H2CCC的电离能和生成热的从头算精确预示

c-C_3H_2,HCCH和H_2CCC的电离能用CCSD(T)／CBS方法进行了计算。在计算中还包含了零点振动能校正和芯电子和价电子相关校正,标量相对论效应和高于CCSD(T)理论水平的校正。CCSD(T)／CBS方法计算的c-C_3H_2和HCCH电离能的数值分别为(9.15±0.03)和(8.96±0.04)eV,且与实验值(9.15±0.03)和(8.96±0.04)eV很好一致。CCSD(T)计算的H_2CCC→H_2CCC~ (~2A_1,C_(2v))和H_2CCC→H_2CCC (~2A′,C_s)电离跃迁的电离能分别为10.477和10.388 eV。在考虑Frank-Condon因子基础上,以前单光子电离实验所测定的(10.43±0.02)eV电离能最可能对应于H_2CCC→H_2CCC (~2A_1,C_(2v))跃迁的电离阈值。虽然对c-C_3H_2,HCCH和H_2CCC实验电离能测量的精确性难以达到理论计算精度的±30 meV范围内,所得到的理论电离能值与实验值非常一致,表明CCSD(T)／CBS计算结合高级相关校正对简单的碳氢卡宾和双自由基能得到可靠的电离能预示值。还给出了c-C_3H_2／c-C_3H_2~ ,HCCH／HCCH 和H_2CCC／H_2CCC 在0和298 K的生成热△H_(f0)~o和△H_(f298)~o。发现考虑实验精度不确定性后,它们的实验值与CCSD(T)／CBS预示值非常一致。     

利用真空紫外脉冲场电离-光电子方法研究三氯乙烯阳离子振动光谱

在 76 4 0 0～ 796 5 0cm-1的能量范围内测量了三氯乙烯的真空紫外脉冲场电离 光电子 (VUV PFI PE)谱 .根据量子化学理论计算的频率以及Franck Condon因子 ,对VUV PFI PE谱的振动谱带进行了标定 ,确认了11个三氯乙烯阳离子的振动频率 ,分别为 :ν1+ =14 8cm-1,ν2 + =180cm-1,ν3 + =2 86cm-1,ν4+ =4 0 2cm-1,ν5+=4 72cm-1,ν6+ =6 6 0cm-1,ν7+ =875cm-1,ν8+ =990cm-1,ν9+ =10 38cm-1,ν10 + =12 6 7cm-1,ν11+ =14 0 8cm-1.这些测量和新近用真空紫外 红外光诱导电离确定的ν12 + =30 73cm-1一起 ,提供了三氯乙烯阳离子电子基态的所有 12个振动频率的实验值 .通过对VUV PFI PE谱 (0 ,0 )跃迁带的光谱拟合 ,确定了三氯乙烯的电离能为(76 4 4 1.7± 2 .0 )cm-1((9.4 776± 0 .0 0 0 2 )eV) .     

氮化钒的选态双色可见紫外共振增强光电离和脉冲场光电子研究 (cited: 4)

对气态氮化钒(VN)分子在光子总能量为56900～59020 cm^-13∏0, v'=0)的单转动态, 然后再被紫外激光电离．这样的双色激光模式可以测量电子态、振动态和转动态都被选择和解析的氮化钒阳离子VN⁺(X²△; v⁺=0, 1, 2)光谱． 通过对转动解析的PFI-PE光谱模拟分析, 确定J⁺=3/2为基态离子态的最低转动能级, 从而确认VN⁺的基态电子态为²△_3/2．通过对VN+(PFI-PE)光谱的分析得到如下物理量的精确数值：VN⁺(X²△_3/2)的绝热电离能为IE(VN)=56909.5±0.8 cm^-1(7.05588±0.00010 eV),振动常数ω_e⁺=1068.0±0.8 cm^-1,反常振动常数ω_e⁺χ_e⁺=5.8±0.8 cm^-1;VN⁺(X²△_3/2)的转动常数B_e⁺=0.6563±0.0005 cm^-1,α_e⁺=0.0069±0.0004 cm^-1,平衡键长为1.529 ?;VN⁺(X²△_5/2)的转动常数B_e⁺=0.6578±0.0028 cm^-1,α_e⁺=0.0085±0.0028 cm^-1,平衡键长为1.527 ?;X²△_5/2,3/2自旋轨道耦合常数A=153.3±0.8 cm^-1     

用两束真空紫外激光和离子速度成像方法测量12C16O分子在108000∽113200 cm-1能量范围的解离通道分支比：生成O(1D)通道的观测

本文利用两束可调谐真空紫外激光和离子速度成像的方法测量了CO在108000∽113200 cm^-1光解离通道分支比[C(³P₀)+O(¹D)]/{[C(³P₀)+O(³P)]+[C(³P₀)+O(¹D)]}和[C(³P₂)+O(¹D)]/{[C(³P₂)+O(³P)]+[C(³P₂)+O(¹D)]}. 本文先用一束真空紫外激光将CO分子激发至特定的高激发量子态并发生解离，接着用另一束真空外激光选择性地电离C(³P₀)和C(³P₂)并进行探测. 1VUV+1UV/visible共振增强多光子电离的方法大大提高了实验的探测灵敏度，使得之前没有观测到的较弱的吸收带也首次被观测到. 通过分支比的测量，发现自旋禁阻的解离通道C(³P₀)+O(¹D)和C(³P₂)+O(¹D) 只在某些分立的较窄能量范围内才能被观测到. 这可能是由于直接激发的高里德堡态和解离到上述自旋禁阻通道的价态在这些能量范围内发生了共振的自旋-轨道耦合相互作用.     

High-Resolution Infrared-Vacuum Ultraviolet Photoion and Pulsed Field Ionization-Photoelectron Methods for Spectroscopic Studies of Neutrals and Cations

扫描单模红外光参量振荡(IR-OPO)激光器的波长激发待测分子，并用固定波长的真空紫外(VUV)激光器光电离(PI)探测被红外激发的分子，可获得高灵敏度的中性多原子分子的高分辨红外光谱. 这种方法(IR-VUV-PI)基于真空紫外光电离作为探测，可分辨样品中的不同成分，因此适用于对含同位素，自由基，络合物等通常为非纯的样品进行红外光谱研究. 高分辨的IR-VUV-PI谱可实现对分子单一振转态的选择，在选态的基础上进行真空紫外脉冲场电离零动能光电子谱(VUV-PFI-PE)的研究，可得到高分辨振转解析的光电子谱.被研究的分子包括一卤代甲烷(CH3X(X=Br，I))，乙烯(C2H4)，丙炔(C3H4)等. 实验表明，采用高分辨的单模红外光参量振荡器代替先前使用的低分辨红外光参量振荡器可显著的提高IR-VUV-PI和IR-VUV-PFI-PE谱的信噪比. 并进一步讨论了采用IR，VUV，分子束三束同轴以提高IR-VUV-PI和IR-VUV-PFI-PE谱灵敏度的方案.     

高分辨脉冲场致电离光电子谱

本文介绍高分辨光电子谱的发展概况, 简要说明阈值光电子谱和脉冲场致电离光电子谱的工作原理及研究进展, 着重阐述了用同步辐射光源获得高分辨光电子谱的最新研究结果。