二甲基硫分子的共振增强多光子电离解离过程的实验研究

本文报道了在280~286.5 nm区域内,通过共振增强多光子电离-时间飞行质谱和质量选择光电离激发谱对二甲基硫分子的光电离和光解离通道进行了研究.实验结果表明,在280~286.5 nm区域内,二甲基硫分子以母体分子的电离通道为主,即首先电离生成母体离子然后母体离子再解离生成碎片离子.     

硫化氢分子的共振增强多光子电离谱

利用激光质谱法在 4 2 3～ 4 62nm范围内获得了环境污染气体硫化氢分子的共振增强多光子电离 (REMPI)谱 ,在其REMPI谱中共观察到 8个谱峰 ,其中有两个谱峰是新发现的 ,并对它们进行了试探性标识。另外还从多个角度对硫化氢分子的多光子电离解离 (MPID)机理进行了分析 ,推论出其MPID过程应属于母体离子碎裂模式。     

264～280nm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广色行时问质谱（REMPI—TOFMS），以及萘母体离子C10Hg8^＋和一些主要碎片离子C8Hg6^＋、C6Hg6^＋、C5H3^＋、C4Hg3^＋、C3Hg3^＋在264～280nm、的分质量光谱，结合在266nm 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：在试波段范围内，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高产生母体离子C10Hg8^＋时；碎片离子C8Hg6^＋、C6Hg6^＋、C5Hg3^＋、C4Hg3^＋、C3Hg3^＋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。     

三氯乙烯分子的多光子电离解离研究

用可调谐染料激光器 ,在 4 5 0— 4 75 nm范围内 ,在飞行时间质谱仪上研究了三氯乙烯分子的共振增强多光子电离解离过程。研究表明 ,在此实验波段内三氯乙烯分子经历了从 π到 3d里德堡态的 (3 1 )多光子过程 ,可以用母体离子阶梯开关模型对三氯乙烯的电离解离过程进行解释 ,并对振动能级进行了标识 ,对振动频率进行了计算     

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.     

甲胺分子共振增强多光子电离的波长依赖性

使用激光多光子电离质谱技术，研究了甲胺分子在４２５ｎｍ－４９５ｎｍ波长范围内共振增强多光子电离碎裂过程，记录了母体离子和与碎片离子产额与波长的依赖关系。由于共振增强多光子电离母体离子与碎片离子谱的相似性，可用探测总离子信号的方法来替代单独的母离子探测，有效地提高痕量探测的灵敏度。     

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C10H+8和一些主要碎片离子C8H+6、C6H+6、C5H+3、C4H+3、C3H+3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C10H+8;碎片离子C8H+6、C6H+6、C5H+3、C4H+3、C3H+3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.     

240-250 nm波段氯苯的共振增强多光子电离研究

首次报道了在超声分子束条件下,氯苯分子(C6H5Cl)在240-250 nm紫外激发波段的共振增强多光子电离/飞行时间质谱(REMPI-TOFMS).实验获得母体离子(112C6H5Cl )和一些主要碎片离子的分质量光谱,以及它们在240.5nm和248.6nm两种激发波长下的光强指数.文中对母体离子及主要碎片离子的生成机理进行了探讨,研究表明:该波段范围内,氯苯分子首先吸收一个光子从基态1A1(S0)跃迁至激发态1B2(S1),激发态分子再吸收一个光子而电离,产生母体离子112C6H5Cl ;母体离子直接解离而生成碎片离子77C6H6 .质量更小的碎片离子51C4H3 和27C2H3 则是母体离子进一步吸收光子,然后通过快速的内转换而形成.在该波段范围内,氯苯的最佳检测波长为248.6nm.在该激发波长下,氯苯的探测限能达到到ppb量级.     

Ti原子315nm-321nm区（1+1）共振增强多光子电离谱的实验研究

结合激光烧蚀、超声射流技术,在实验上制备了高浓度的Ti原子自由原子束源,测定了315nm-321nm光谱区过渡金属Ti原子的(1+1)共振增强多光子电离谱,并对光谱结构进行了归属.     

丙酮分子的分质量共振多光子电离光谱及多光子电离—离解机理研究

用多光子电离飞行时间质谱法三光子与丙酮分子３ｄ形态和４ｓ态共振的激光波长区域获得了丙酮分子的共振多光子电离分质量多光子电离（ＭＰＩ）光谱和飞行时间质谱，实验观察到的主要产物是ＣＨ３ＣＯ＾＋和ＣＨ＾＋３，还观察到了少量的Ｃ＾＋，ＣＨ＾＋，ＣＨ＾＋２和ＣＨＯ＾＋，在实验的激光波长范围内未见到母体离子，分质量多光子电离光谱具有相似的光谱结构，几个主要谐峰分别对应着（ｎ０，３ｄ）和（ｎ０，４ｓ）里德堡跃迁     

532nm激光作用下甲基异丙基酮的电离解离研究

在532 nm激光波长下,利用时间飞行质谱(TOF-MS)对甲基异丙基酮的多光子电离解离机制进行了研究.实验结果显示,母体分子首先发生α断裂并且吸收(2+2)个光子到达离子态.主要的质谱峰C_2H_3~+,CH_3COC_3H_7~+,CH_3~+等在质谱图中清晰可见.结合Guassian03,运用HF/3-21G、CIS/3-21G对基态和激发态的构型进行了优化和频率计算,发现激发态的碳氧键变为介于碳氧单键和双键之间特殊键,并用QST2方法找到了其中的过渡态,对三个状态的几何结构参数进行了分析得出了其解离过程是α键断裂和基团构象转化协同进行的结论.     

532nm激光作用下甲基异丙基酮的电离解离研究

在532 nm激光波长下,利用时间飞行质谱（TOF-MS）对甲基异丙基酮的多光子电离解离机制进行了研究。实验结果显示,母体分子首先发生 断裂并且吸收（2+2）个光子到达离子态。主要的质谱峰 , , 等在质谱图中清晰可见。结合Guassian03,运用HF/ 3-21G 、CIS/ 3-21G对基态和激发态的构型进行了优化和频率计算,发现激发态的碳氧键变为介于碳氧单键和双键之间特殊键,并用QST2方法找到了其中的过渡态,对三个状态的几何结构参数进行了分析得出了其解离过程是 键断裂和基团构象转化协同进行的结论。     

光解丙酮/乙二醇体系的CIDEP实验研究

紫外激光照射下,用时间分辨电子自旋共振(TRESR)波谱仪研究了光解ACETONE/EG体系的化学诱导动态电子极化(CIDEP),得到了丙酮羰自由基(CH3)2C.OH和乙二醇羰自由基CH2OH C.HOH的发射/吸收(E/A)型极化信号,这是一个RPM极化过程.在胶束环境中,不同表面活性剂以及不同的浓度对体系极化的影响是不同的.阳离子表面活性剂CTAB对体系中生成的自由基的极化机理没有产生显著影响,而加入体系中TX-100的浓度对体系的极化机理却产生了很大的影响.在ACETONE/EG体系中,随着TX-100浓度的增加,TM机理对极化强度的贡献明显增大.     

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.     

800 nm激光作用下碘乙烷的多光子电离解离研究

在800nm飞秒激光作用下对碘乙烷多光子电离解离过程进行了研究,获得了碘乙烷分子的多光子电离飞行时间（MPI-TOF）质谱.光强指数分析表明母体离子主要发生3+3共振增强多光子电离（REMPI）过程.根据部分碎片离子占总离子信号的百分比对激光强度的依赖关系,讨论了碘乙烷的多光子电离解离机制,得出了C₂H₅I分子的多光子电离（MPI）属于母体离子离解阶梯模式.文中分析了母体离子在该波长下主要两条解离通道,其中C-I键的断裂为主要通道.应用高斯03在B3LYP/3-21G基组上计算了两条通道能量的变化,理论进一步验证了实验结果的合理性.     

甲醇－乙醚团簇的多光子电离和从头算

在355 nm波长下用激光电离飞行时间质谱装置研究了氢键团簇甲醇/乙醚混合团簇的多光子电离,飞行时间质谱仪观测到一系列质子化团簇,为了探讨质子化团簇的形成机理,在B3LYP/6-31 G(d,p)//B3LYP/6-311 G(d,p)基组水平上计算了CH30H-(C2H5)2O离子和中性团簇的稳定几何结构和解离通道和解离能,发现存在一个质子转移过程,解离产物主要为CH3O和[(C2H5)2O]H .     

Development of laser photoelectron spectroscopy based on resonantly enhanced multiphoton ionization

This review article is mainly concerned with laser photoelectron spectroscopy based on REMPI (resonantly enhanced multiphoton ionization), consisting of two parts. One is associated with the measurement of photoelectron kinetic-energy distribution and the other is associated with the measurement of zero-kinetic-energy (ZEKE) photoelectrons in very high resolution. These two techniques are complementary to each other. During the last three decades, the author and co-workers have carried out photoelectron spectroscopic studies of molecules in the gas phase, using the HeI 584 Å resonance line and a nanosecond tunable UV–visible laser. In this article, firstly the author’s background in the field of molecular photoelectron spectroscopy is described briefly, by mentioning three topics of HeI photoelectron spectroscopy. Secondly, the principle and characteristics of laser photoelectron kinetic-energy spectroscopy and its application to several typical topics, namely, one-photon forbidden states (O₂), autoionization from a super-excited state (NO), and small van der Waals molecules (NO–Ar and the NO₂ dimer), and some others. Thirdly, the principle and characteristics of ZEKE photoelectron spectroscopy are described, together with its application to the following several topics: (1) rotational spectra of NO⁺, (2) vibrational coupling of (naphthalene)⁺, (3) large-amplitude torsional motion of (tolane)⁺, (4) rotational isomers of (cis and trans n-propylbenzene)⁺ and structural isomers of (2-hydroxypyridine)⁺, (5) proton tunneling of (tropolone)⁺ and (9-hydroxyphenalenone)⁺, (6) intramolecular vibrational redistribution of trans stilbene, and (7) cation van der Waals molecules of aniline–Ar_n (n=1,2) and azulene–Ar. All the results mentioned as examples are those obtained in the author’s laboratory.     

Mass resolution and ionization region within second-order compensation approach

Mass resolution and ionization region (Δx) was considered within the second-order compensation method for the time-of-flight mass spectrometer. The results estimated indicate that the resolution is proportional to inverse square root of Δx. From this behaviour, mass resolution with respect to Δx changes differently in the second-order compensation compared to the first-order compensation.