碘乙烷在532nm激光作用下多光子电离解离机理

利用５３２ｎｍ的激光对碘乙烷（Ｃ２Ｈ５Ｉ）分子作了多光子电离解离（ＭＰＩＤ）质谱（ＭＳ）研究。Ｃ２Ｈ３Ｉ分子吸收５３２ｎｍ激光双光子的能量激发跃迁至Ａ带后,碎裂成中性碎片Ｉ原子及Ｃ２Ｈ５自由基,中性碎片再吸收光子经一系列电离解离形成碎片离子,分析了不同激光强度及加速电压下的产物离子与总的碳氢离子哟度比值变化,从而更深地揭示了Ｃ２Ｈ５Ｉ分子在５３２ｎｍ激光作用下的ＭＰＩＤ机理。     

430-490nm激光作用下CH_3I分子的多光子电离离解研究

利用飞行时间质谱仪研究了ＣＨ３Ｉ分子在４３０～４９０ｎｍ激光作用下的多光子电离（ＭＰＩ）离解过程和机制。得到了分子的飞行时间质谱,从整个实验波段４３０～４９０ｎｍ的ＭＰＩ离子谱发现,短波的ＭＰＩ离子谱峰相对较高,长波的ＭＰＩ离子谱峰相对较宽而弥散,对ＭＰＩ离子谱中的一些共振峰标识为分子的（５ｐπ,８ｓ）（５ｐπ,６ｐ）以及（５ｐπ,７ｓ）里德堡态共振吸收峰。还标识了（５ｐπ,７ｓ）里德堡态的系列振     

430-490nm激光作用下CH_3I分子的多光子电离离解研究

利用飞行时间质谱仪研究了CH3I分子在 4 30～ 4 90nm激光作用下的多光子电离 (MPI)离解过程和机制。得到了分子的飞行时间质谱 ,从整个实验波段 4 30～ 4 90nm的MPI离子谱发现 ,短波的MPI离子谱峰相对较高 ,长波的MPI离子谱峰相对较宽而弥散。对MPI离子谱中的一些共振峰标识为分子的 ( 5pπ ,8s) ,( 5pπ ,6p)以及 ( 5pπ ,7s)里德堡态共振吸收峰。还标识了 ( 5pπ ,7s)里德堡态的系列振动模。在短波段CH3I分子为 ( 3+1)多光子过程 ,长波段为 ( 2+2 )多光过程。     

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。     

355 nm激光作用下甲胺分子的多光子电离研究

利用飞行时间(TOF)质谱装置研究了甲胺分子在355 nm激光作用下的多光子电离情况,实验得到了清晰的质谱图,对其中的母体离子和主要产物离子(m/z=30,28)进行初步分析后,利用ab initio计算方法对各产物离子的产生过程和稳定构型进行了进一步的确认.特别是通过QST3方法找到了m/z=30到m/z=28的离子反应的过渡态构型,通过相应的IRC计算对此反应进行了很好的验证,从而进一步确定了m/z=28的离子就是CHNH .     

355nm激光作用下丁酮多光子电离质谱信号分析

为研究由氢键形成的超分子体系内的质子化构型,利用355nm共振增强多光子电离(REMPI)技术结合飞行时间质谱(TOF-MS)得到丁酮多光子电离系列团簇质谱.实验没有观测到丁酮母体的团簇信号,只测到丁酮解离、异构后的异丙醇团簇离子,为丁酮解离、异构提供了很有意义的实验数据.     

紫激光作用下四甲基硅多光子电离TOF质谱研究

本文采用超声分子束技术，以飞行时间质谱仪，在３９６～３８７ｎｍ内的紫激光作用下对四甲硅进行了多光子电离飞行时间质谱的研究，在较高在激光能量作用下检测到了Ｓｉ（ＣＨ３）＾＋ｎ（ｎ＝１，２，３，）、Ｓｉ＾＋及Ｃ＾＋２等多种离子的信号，在较低的激光能量作用下只检测到了Ｓｉ＾＋、Ｃ＾＋２等离子的信号，表明四甲基硅在不同激光能量作用下经历了不同的多光子电离过程。     

266 nm激光作用下对溴甲苯多光子电离质谱的研究

利用266 nm激光作为光源研究了对溴甲苯分子的多光子电离解离,得到了对溴甲苯的多光子电离飞行时间质谱.实验测得了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,分析了对溴甲苯分子的多光子电离解离机理,讨论了C4H+7,C6H+,C5H+5等碎片离子的可能形成过程.结果表明,碎片离子主要是经过离子离解阶梯模式产生.对实验中观测到的由激光强度变化引起的质谱峰值漂移现象作了说明.     

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.     

飞秒激光作用下3-甲基吡啶的多光子电离质谱研究

利用800 nm的飞秒激光作为光源对3-甲基吡啶分子进行了多光子电离解离过程和机制的研究,发现3-甲基吡啶为先电离后解离,并分析了可能的解离通道.在B3LYP/6-311G++(d,p)水平下,计算了各个解离通道所需的能量,与我们实验所得的各离子的光强指数符合较好.     

氨与甲醇混合团簇的多光子电离质谱及从头算研究

用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对氨与甲醇混合团簇进行了研究.在脉冲激光波长分别为266nm,355nm和532nm条件下,仅在355nm作用下观测到团簇离子.主要的电离产物为质子化的(CH3OH)n(NH3)mH (n=0~6,m=0~4)混合团簇离子,且各个序列的离子强度随m的增大而减小.经分析,氨与甲醇混合团簇电离后团簇离子发生内部质子化转移反应是形成质子化团簇离子的主要原因.不同尺寸团簇离子信号强度随电离激光光强变化的光强指数曲线显示,团簇均发生四光子电离过程.应用量化计算,构造了质量数较小的几个团簇离子的可能的空间几何构型,发现二元团簇离子(CH3OH)n(NH3)mH 是以NH4 作为内核离子,再通过氢键与其它分子组合而构成团簇离子.     

纳秒激光电离分子团簇产生高价离子实验研究

利用飞行时间质谱仪,研究了功率密度为109~1011 W/cm2,波长为532 nm 的纳秒激光对苯、呋喃、甲醇及碘甲烷分子团簇的激光电离过程。实验观察到了高平动能的高价离子Cq+(q≤3),Oq+(q≤3)和Iq+(q≤4),该过程经历了以“初始的多光子电离引发-逆轫致吸收加热-电子碰撞电离模式”为主的激光团簇作用过程,后期经历了团簇的库仑爆炸过程。实验发现：即使激光能量变化一个量级以上时,主要高价离子的种类及占全部离子产物的比率也没有明显的变化,但是高价离子的初始平动能随激光强度的增大而增加;分子中含有较多个外壳层电子的氧、碘原子更容易电离产生高价离子,而碳离子的价态和强度相对较低。     

乙胺分子的多光子电离过程质谱研究

报道了乙胺分子在４４０～４７５ｎｍ波长范围内多光子电离（ＭＰＩ）质谱（ＭＳ）研究结果。碎片离子主要由母体离子碎裂模式产生。母体离子ＣＨ３ＣＨ２Ｎ＋·Ｈ２由经３ｓ里德堡态的（２＋２）共振多光子电离产生后，大部分发生β键断裂，形成ＣＨ２＝Ｎ＋Ｈ２离子，还有一部分再吸收一个光子，通过Ｃ－Ｈ（ＣＨ２）键的断裂产生了ＣＨ３ＣＨ＝Ｎ＋Ｈ２离子。ＣＨ３ＣＨ＝Ｎ＋Ｈ２和ＣＨ２＝Ｎ＋Ｈ２离子最容易发生的碎裂过程是脱去氢分子，分别产生Ｃ２Ｈ４Ｎ＋（分子式）离子和ＣＨ≡Ｎ＋Ｈ离子。     

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.     

264～280 nm波段萘的共振增强多光子电离研究

在我们自己研制的具有恒温加热进样系统的激光质谱仪上实验获得了气相萘分子的共振增强多光子电离/飞行时间质谱(REMPI-TOFMS),以及萘母体离子C10H8 和一些主要碎片离子C8H6 、C6H6 、C5H3 、C4H3 、C3H3 在264~280 nm的分质量光谱.结合在266 nm激发波长下实验得到的这些离子的光强指数及不同激光能量下的分支比,对母体离子及主要碎片离子的生成机理进行了探讨:在该波段范围内,萘母体分子首先吸收一个光子从基态跃迁至激发态,激发态分子再吸收一个光子而电离产生母体离子C10H8 ;碎片离子C8H6 、C6H6 、C5H3 、C4H3 、C3H3 则是由母体离子进一步吸收光子解离形成的,并给出了可能的解离通道.     

甲醇/水混合团簇的多光子电离质谱研究

利用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对甲醇/水混合团簇进行了研究.在脉冲激光波长为355 nm条件下观测到团簇离子.主要的电离产物为质子化的(CH3OH)n(H2O)H+(n=l-13)混合团簇离子与(CH3OH)nH+团簇离子,经分析(CH3OH)1o(H2O) H+和(CH3OH)3H+为幻数结构.甲醇水混合团簇电离后团簇离子发生内部质子化转移反应是形成质子化团簇离子的主要原因.不同尺寸团簇离子信号强度随电离激光光强变化的光强指数曲线显示,团簇均发生四光子电离过程.     

Multiphoton and tunneling ionization of atoms in an intense laser field

We study the ionization probabilities of atoms by a short laser pulse with three different theoretical methods,i.e.,the numerical solution of the time-dependent Schro¨dinger equation(TDSE),the Perelomov-Popov-Terent’ev(PPT) theory,and the Ammosov-Delone-Krainov(ADK) theory.Our results show that laser intensity dependent ionization probabilities of several atoms(i.e.,H,He,and Ne) obtained from the PPT theory accord quite well with the TDSE results both in the multiphoton and tunneling ionization regimes,while the ADK results fit well to the TDSE data only in the tunneling ionization regime.Our calculations also show that laser intensity dependent ionization probabilities of a H atom at three different laser wavelengths of 600 nm,800 nm,and 1200 nm obtained from the PPT theory are also in good agreement with those from the TDSE,while the ADK theory fails to give the wavelength dependence of ionization probability.Only when the laser wavelength is long enough,will the results of ADK be close to those of TDSE.     

Multiphoton ionization and dissociation of CH3I at 266 and 355 nm

The mechanisms of multiphoton ionization (MPI) and dissociation of CH3I have been studied using timeof-flight (TOF) mass spectrometer at 266 and 355 nm. MPI mass spectrum at 266 nm consists mostly of fragment ions. This is consistent with a neutral-fragment photoionization mechanism in which rapid one-photon dissociation occurs from the repulsive potential energy surface followed by MPI of neutral photofragments. The observation of parent ions at 355-nm excitation is indicative of parent-ionic ladder mechanism in which the parent ions are produced directly by two-photon excitation resonantly excited to Rydberg C state and then ionized through additional one-photon absorption to produce CH3I+. Fragment ions are produced by dissociation of CH3I+.     

Multiphoton resonant ionization of hydrogen atom exposed to two-colour laser pulses

This paper studies the multiphoton resonant ionization by two-colour laser pulses in the hydrogen atom by solving the time-dependent Schroedinger equation. By fixing the parameters of fundamental laser field and scanning the frequency of second laser field, it finds that the ionization probability shows several resonance peaks and is also much larger than the linear superposition of probabilities by applying two lasers separately. The enhancement of the ionization happens when the system is resonantly pumped to the excited states by absorbing two or more colour photons non-sequentially.     

Multiphoton ionization of the hydrogen atom exposed to circularly or linearly polarized laser pulses

This paper studies the multiphoton ionization of the hydrogen atom exposed to the linearly or circularly polarized laser pulses by solving the time-dependent Schr?dinger equation. It finds that the ratio of the ionization probabilities by linearly and circularly polarized laser pulses varies with the numbers of absorbing photons. With the same laser intensity, the circularly polarized laser pulse favors to ionize the atom with more ease than the linearly polarized laser pulse if only two or three photons are necessary to be absorbed. For the higher order multiphoton ionization, the linearly polarized laser pulse has the advantage over circularly polarized laser pulse to ionize the atom.