紫外激光作用下环氧乙烷的TOF质谱研究

本文采用超声分子束技术,分别在308nm和355nm的紫外激光下,对环氧乙烷分子进行了多光子电离飞行时间(TOF)质谱研究.在308nm激光作用时,观测到C_2H_4O~+、C_2H_3O_+、CHO~+和CH_3~+等离子的信号;在355nm激光作用时,则没有观测到分子离子的信号.在两种激光作用下最强的信号都是CHO~+.但是两种激光下各碎片离子信号的光强指数有一定差别,表明在两种情形下,环氧乙烷分子经历了不同的电离解离过程.     

Dissociation of Cyclotrimethylenetrinitramine Under 1064-nm Laser Irradiation Investigated by Time-of-Flight Mass Spectrometer

Laser-induced dissociation pathways of cyclotrimethylenetrinitramine have been investigated with a focused laser of 1064 nm by use of a time-of-flight mass spectrometer. The ions produced from the cyclotrimethylenetrinitramine surface were detected and the mass spectra of both positive and negative ions were obtained. According to the possible distribution of the decomposition products, possible dissociation paths of cyclotrimethylenetrinitramine were proposed. The influence of the intensity and the delay time of the laser beam to the decomposition have also been studied. The results may possibly throw some light on our understanding of the reactions taking place in laser ignition.     

激光质谱法的质量数定标研究

介绍了激光质谱法的基本原理,利用已知苯和甲苯质荷比与飞行时间的关系,对质谱信号进行了精确定标.利用该方法对丙酮的多光子电离质谱进行了验证,得到了理想的实验结果.     

氟利昂F113分子在飞秒激光作用下的多光子电离解离动力学

大气臭氧层因吸收太阳紫外光, 是人类必不可少的保护伞. 氟利昂在太阳光辐射下解离生成破坏臭氧的游离态氯原子, 是破坏大气臭氧层的主要元凶之一. 本文利用飞行时间质谱技术和离子速度成像技术研究了氟利昂F113(三氟三氯乙烷)分子在800 nm 飞秒光作用下的多光子电离解离动力学. 利用飞行时间质谱探测技术, 得到了三氟三氯乙烷在该波长飞秒激光作用下发生多光子电离解离产生的碎片质谱. 通过荷质比对碎片质谱进行了详细的标定和分析. 在质谱上未发现母体离子, 所有观察到的离子都是由于激光脉冲作用下产生的碎片. 三个最主要的碎片离子是CFCl₂⁺, CF₂Cl⁺, C₂F₃Cl₂⁺. 通过飞行时间质谱标定, 发现并归属了多个解离通道. 三个主要的解离机理分别为: 1) C-Cl键断裂直接生产氯自由基的通道C₂F₃Cl₃⁺→C₂F₃Cl₂⁺+Cl; 2) C--C键断裂C₂F₃Cl₃⁺→CFCl₂⁺+CF₂Cl; 3) C--C键断裂C₂F₃Cl₃⁺→CF₂Cl⁺+CFCl₂. 利用离子速度成像技术对这三个主要通道产生的碎片离子进行成像, 得到了C₂F₃Cl₂⁺, CFCl₂⁺和CF₂Cl⁺离子的速度影像. 由C--Cl键断裂产生的碎片离子C₂F₃Cl₂^{+}的速度分布由两个高斯分布曲线拟合, 而由C--C键断裂产生的碎片离子CFCl₂⁺和CF₂Cl⁺可以用一个高斯曲线拟合. 通过影像分析得到了解离碎片的平动能分布和角向分布各向异性参数等详尽的动力学信息. 结合高精度密度泛函理论计算对解离动力学进行了进一步的分析和讨论.深入认识氟利昂的解离动力学可为进一步控制破坏臭氧层提供理论参考和实验依据.     

Single and multiple ionization of N2 molecules by intense light fields of femtosecond duration

We report studies on the multiple ionization of the N₂ molecule using intense, femtosecond laser pulses. We present details of the experimental characterisation of the light pulses and analysis and detection of the ions produced. Precautions to be taken in intense field ionization experiments are discussed. We illustrate the retrieval of information about different aspects of the ionization process (such as, kinetic energies of the fragments produced, dissociation bond lengths and information on the precursors to fragmentation) using coincidence techniques. We report results of the first measurements of the angular distribution of a highly charged fragment, N³⁺.     

二溴甲烷分子在外电场下物理性质及逐步解离特性研究

二溴甲烷在太阳光辐射下分解成破坏臭氧的溴自由基,严重危害自然环境和人类健康,研究对二溴甲烷的降解很有必要.利用密度泛函理论在B3LYP/6-311G(d, p)基组水平上研究了不同外电场(0～0.025a.u.)作用下二溴甲烷分子的物理性质,包括总能量、键长、电偶极矩、能级、能隙、红外光谱等.采用含时密度泛函理论在同样基组水平下研究了外电场对分子激发态的影响.此外,外电场下扫描两个C-Br键的势能曲线,发现外电场强度分别为0.025a.u.和0.04a.u.时两个C-Br键依次断裂分子发生逐步解离,该结果为保护环境即对二溴甲烷进行电场降解提供重要的参考依据.     

氟利昂F1110分子在飞秒激光脉冲作用下的多光子解离动力学

含氟利昂在内的含氯化合物在太阳光辐射下解离生成破坏臭氧的游离态氯原子, 是破坏大气臭氧层的主要元凶. 本文利用飞行时间质谱技术及离子速度成像技术研究了氟利昂F1110(四氯乙烯)分子在800 nm飞秒脉冲光作用下的多光子解离动力学. 利用飞行时间质谱探测技术, 得到了四氯乙烯在800 nm飞秒激光脉冲作用下发生多光子解离产生的碎片质谱, 发现了两个主要碎片离子C₂Cl₃⁺和 C₂Cl₂⁺. 对应的解离机理分别为单个C-Cl键断裂直接生产氯自由基C₂Cl₄⁺→C₂Cl₃⁺ +Cl 和两个C—Cl 键断裂C₂Cl₄⁺→C₂Cl₂⁺+2Cl: 利用离子速度成像技术对这两种机理产生的碎片离子进行成像, 得到了C₂Cl₃⁺ 和C₂Cl₂⁺ 离子的速度影像. 分析发现这两个碎片离子的动能分布均可由两个高斯分布曲线拟合, 说明这两种解离机理分别还对应了两种解离通道. 通过影像分析得到了解离的平动能分布和角向分布各向异性参数等详尽的动力学信息. 通过高精度密度泛函理论计算对解离动力学进行了进一步的分析和讨论.     

266nm激光下三乙胺分子多光子电离质谱研究

利用YAG激光器输出的四倍频激光对三乙胺分子的共振增强双光子电离过程进行了研究,获得了三乙胺分子的飞行时间质谱,母体离子及碎片离子信号达29种之多．对碎片离子86+离子 异常漂移做了分析,发现了异常漂移是由于离子信号强度过强时, 86+离子之前的25种离子对其27次瞬间减速效应强于之后的3种离子对其3次瞬间加速效应造成的．     

266nm激光下三乙胺分子多光子电离质谱研究

利用YAG激光器输出的四倍频激光对三乙胺分子的共振增强双光子电离过程进行了研究,获得了三乙胺分子的飞行时间质谱,母体离子及碎片离子信号达29种之多.对碎片离子（C₂H₅）₂N⁺CH₄（86⁺）异常漂移做了分析,发现了异常漂移是由于离子信号强度过强时,86⁺之前的25种离子对其25次瞬间减速效应强于之后的3种离子对其3次瞬间加速效应造成的.     

邻溴甲苯多光子电离质谱及从头算

在波长为266 nm激光作用下,利用激光质谱法,得到了邻溴甲苯分子的多光子电离飞行时间质谱。通过分析部分碎片离子占总离子信号的分支比对激光强度的依赖关系,得出邻溴甲苯的多光子电离过程主要是母体分子解离-中性碎片电离。母体分子的解离主要有直接解离和先异构后解离两个可能的通道,对C7H7+、 C6H+、C5H5+等碎片离子的可能形成过程进行了讨论,并利用从头计算法对邻溴甲苯光解过程中的氢原子迁移反应作了理论验证。     

Fe（CO）5双色共振增强多光子电离研究

利用超声分子束、强激光多光子电离和飞行时间质谱探测装置研究了Fe(CO)_5分子在355nm、532nm和355nm+532nm单、双色激光作用下的多光子电离质谱.实验结果证明了双色激光的共振增强电离作用.由飞行时间质谱的展宽峰型结构估算了Fe(CO)_5等分子的光解离寿命与Fe~+和Fe(CO)_5离子分子反应截面.     

355 nm激光光电离甲醛飞行时间质谱的研究

利用脉宽为5 ns脉冲Nd: YAG 355 nm激光在功率密度为10¹¹–10¹² W/cm²条件下实现了甲醛含水团簇多光子电离, 并用飞行时间质谱对其电离产物和电离过程进行了研究. 实验中观测到了甲醛的质子化团簇系列 (CH₂O)_nH⁺(n=1–4), 甲醛的去质子化团簇系列(CH₂O)_nCHO⁺ (n=1–3), 以及两个起源于H₂CO去质子和质子化的含水团簇系列HCO⁺(H₂O)_n(n=1,3,5)和H₃CO⁺(H₂O)_n(n=1,3,5), 并对其中的一些团簇结构构型进行了猜测. 研究在不同的激光功率密度下甲醛团簇质谱峰的变换情况, 当激光密度达到9.3× 10¹¹ W/cm², 开始出现CH₂O和H₂O本体及其光致碎片的信号, 但对应的各质量峰没有明显地分辨开, 而是以包络的形式出现, 这是激光电离产生高能离子释放的一种表现, 提出认等离子体动力学鞘层加速机制(模型)来解释高能离子形成的物理机制.关键词：甲醛团簇飞行时间质谱激光电离     

团簇增强的纳秒激光电离产生Xez+(z≤20)高价离子

利用功率密度为1011—1012W·cm-2的1064nm纳秒激光电离氙原子团簇,在飞行时间质谱中观察到电离态高达+20的高价离子.不同脉冲束位置实验表明,仅当激光作用于分子束的中段时,才能观察到高价离子,且高价离子的强度随束源压力的增加而迅速增强.实验结果表明束中大尺寸团簇的存在与高价离子的形成密切相关.讨论了高价离子产生的可能机理.关键词：氙纳秒激光高价离子飞行时间质谱     

355 nm激光作用下苯甲醚的多光子电离质谱研究

在355 nm激光作用下,利用多光子电离技术结合飞行时间质谱(TOF-MS)对苯甲醚分子进行了研究。实验结果表明苯甲醚分子的多光子电离机制属于母体分子电离-解离模型。通过对主要碎片离子的可能形成过程的讨论,得出该波长下母体分子离子解离的主要有两种通道,但是随激光能量的增强,甲基移除通道逐步占据优势成为主要通道。应用高斯软件采用HF/6-31G(d) 方法对苯甲醚分子和苯甲醚阳离子基态的几何构型进行优化得到其稳定构型,并计算了苯甲醚分子离子及其初级解离产物的能量。比较两条通道的碎片离子能量的变化,理论验证了实验中苯甲醚分子主要解离通道的合理性。     

Study of Mass Distribution of Carbon Cluster Anions by a Laser Vaporization/Pulsed Molecular Beam Method

1IntroductionC1ustersareanimportantstate0fmatter.One0fthebasicg0alsofcfusterstudiesistogainaninSghtintothevariahonofthestructuresandthepY0PertiesofclusterswithitSsize.Inthepastdecade,avarietyofexPerimentaltecndqugyhavebeendeveloPedtoproduceandanalyzecarboclusters.Them0bilityisameasureofhowraPidlyandrimovesthIQUghabuffergasundertheinfluenceofanelectricfi.ld['].Foragivenc1ustersizeacomPactthree-dimensdrialclusteri0nwillhavealargerm0bilitythanalesscomactge0metry,Injectedionsdrifttubetechniq…     

Study of Mass Distribution of Carbon Cluster Anions by a Laser Vaporization/Pulsed Molecular Beam Method

By a laser vaporization/pulsed molecular beam method,the carbon anion clusters (n=1 to 45) are produced and analyzed. An evident odd-even abundance alternation pattern is observed,with the even-numbered (n=8,10,14,16,18,20,22,24,26,28 and 30) standing out. It can also be observed that the peaks at n=5 and n=13 are prominent. Compared with the results obtained by other authors,a discussion concerning cluster structures is made.     

Control of the photoionization/photodissociation processes of cyclopentanone with trains of femtosecond laser pulses

A train of three equally spaced femtosecond laser pulses is employed to control the photoionization/photodissociation processes of cyclopentanone. With the increase of pulse separation, a strong modulation of product ion yield is observed. More than ten-fold changes of ion yield ratio between different products can be realized. The experimental observations further explain the compositions and formation pathways of peaks in the mass spectra. The controlling mechanisms are also discussed.     

在超声分子束下气相四甲基硅分子的多光子解离与电离

采用超声分子束技术,以飞行时间质谱仪,在４１０～３７１ｎｍ内着重检测了不同波长、不同能量的激光对气相Ｓｉ（ＣＨ３）４分子多光子电离（ＭＰＩ）飞行时间（ＴＯＦ）质谱产物分布的影响。根据实验结果,对Ｓｉ（ＣＨ３）４分子多光子解离电离可能经历的通道和反应机理进行了讨论。     

气溶胶单粒子粒径的实时测量方法研究

介绍了近期研制的一台实时测量大气气溶胶单粒子粒径和化学成分的仪器在如何测量气溶胶单粒子粒径方面的测量原理及特点,并结合激光解吸附电离飞行时间质谱技术,利用该仪器对木屑燃烧产生的烟气气溶胶粒子的实时测量结果.关键词：气溶胶粒子空气动力学粒径测量方法激光解吸附电离飞行时间质谱     

SO2在308nm的多光子电离飞行时间质谱研究

我们在超声分子束条件下,利用308nm波长的XeCl准分子激光对SO_2分子进行了多光子电离飞行时间质谱实验研究.实验中我们观测到了S~+、SO~+和SO_2~+的质谱信号,测量了各离子信号强度随激光强度的变化关系,并探讨了可能的多光子电离/解离机制.