在193 nm关于Si2分子的离子解离动力学的成像研究

在193 nm的单色激光实验中,本文利用时间切片离子速度成像技术,研究了经193 nm双光子电离得到的Si₂⁺的解离反应动力学过程. 根据实验得到的Si⁺离子的速度成像,观测到了两种离子直接解离通道：Si(³P_g)+Si⁺(²P_u)和Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u). 电子基态的Si₂分子处于v=0∽5的振动态上,其经过双光子电离后激发到Si₂⁺离子的多个电子激发态势能面,生成主要通道Si(³P_g)+Si⁺(²P_u),其中v=1的解离信号最强. 此外,由于势能曲线2²Π_g与3²Π_g相同对称性引起的避免性势能面交叉,生成次要反应通道Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u). 通道Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u)的产物亦可以由生成的基态Si₂⁺(X⁴Σ_g^-)吸收一个193 nm光子后解离得到,其对应产物则具有更大的动能.     

飞秒时间分辨离子成像研究NO_2分子通道分辨超快解离动力学（英文）

本文利用飞秒激光泵浦-探测质谱和离子成像研究了NO_2分子的超快解离动力学.结果表明NO~+离子的动能释放包含两个部分,分别对应的能量是0.05和0.25 eV,并且指认了它们叫能的解离通道.NO~+离子通道分辨的瞬态测量提供了区分超快解离路径贡献的方法,不同动能释放的离子信号变化曲线可以通过双e指数函数进行拟合.其中衰减时间为0.25 ps的快速变化部分产生于里德堡态的演化.变化较慢的信号部分是山两个竞争的通道产生的,其中一个通道是吸收一个400 nm光子到A~2B_2激发态,它的衰减寿命是30 ps;另一个慢的通道是吸收三个400 nm光子到一个价电子类型的里德堡态,它的衰减寿命是短于7.2 ps.通道和时间分辨的实验测量对于区分分子复杂的超快解离动力学具有非常大的潜力.     

时间切片离子速度成像技术关于MgO在193 nm的光解反应动力学研究

本文利用时间切片离子速度成像技术对MgO分子在193 nm下的光解反应动力学进行了研究. 实验通过产物Mg的速度和角度分布分析,发现了三个光解反应路径. 路径一为MgO(X¹Σ⁺)态分子吸收一个光子到MgO(G¹π) 态,由于G¹π, 3³π和1⁵π态之间的自旋轨道耦合作用,反应沿着1⁵π的势能面解离生成产物Mg(³P_u)+O(³P_g). 路径二、三分别为MgO(A¹π)态分子吸收一个光子到MgO(G¹π)态和MgO(4¹π) 态,进而解离生成产物Mg(³P_u)+O(³P_g)和Mg(¹S_g)+O(¹S_g). 光解离路径的各向异性参数与振动能级的寿命以及转动和振动自旋轨道态的耦合有关. 从总动能分析得到D₀(Mg-O)=21645±50 cm^-1.     

BrCN分子的电子碰撞离子对解离（英文）

离子对解离是一类重要的分子过程,常发生于分子被激发到超激发态.与光激发的离子对解离实验研究不同,电子碰撞的相关过程研究尚存在实验挑战,特别是在测定其阈值方面.本文报道了相关的利用单色化电子碰撞分子的实验研究进展.以BrCN→Br~-+CN~+离子对解离为例,根据CN~+离子出现能测定其解离阈值为13.78 eV,同时在16.09 eV获得了CN~+离子的时间切片速度影像且显示出动量分布的各向异性.     

异氰酸分子NH(a~1△)+CO(X~1∑~+)通道在193 nm的离子成像光解动力学研究（英文）

利用时间切片离子速度成像技术在193 nm研究了异氰酸分子(HNCO)的光解动力学.NH(α~1△)产物通过共振增强多光子电离的方法进行了探测.对NH(α~1△)产物的振动基态和激发态(v=0和1)进行了影像探测.从NH(α~1△)的影像可以发现对于大部分的~1NH(v|j)产物,CO的振动分布是反转的.各向异性的角分布表明N-C键的断裂是个快速的解离过程.CO(v)的转动分布展现了明显的双峰现象,这一双峰现象应为HNCO经S_1电子态的两种解离途径所致.     

离子速度成像法研究HNCO分子在210 nm的光解动力学

用三维离子速度成像方法研究了HNCO分子在210 nm光解下的光解动力学．得到了光解产物CO在不同转动态的角分布和平动能分布．结果表明，HNCO分子在210 nm光解的主要通道是产生NH(a1￠)+CO(X1§+)的通道；碎片CO具有很高的转动激发，而NH的转动激发很小，约50％可资用能转化为平动能，该通道解离能确定为42738 cm?1；解离各向异性参数ˉ 最小为?0.75，且随着NH转动激发增大．该研究首次实验上证实了HNCO分子的快速、直接解离过程．ˉ值随NH的转动变化可以用经典碰撞模型予以解释．     

氨基氰分子在193nm的光离解动力学

本文研究了氨基氰分子(H₂NCN)的光离解动力学。利用激光诱导荧光技术(LIF)检测了这一分子在193nm下光解所生成的CN(X²Σ⁺)基,在激光能量为0.35mJ/脉冲的条件下,CN(X)基的LIF信号十分弱,其0—0带的转动温度为1590±90K;当激光能量较高时,LIF信号明显增加,并观察到=2能级上的布居。在50℃的温度下,本实验测量了氨基氰分子的紫外吸收光谱,在193nm其吸收截面小于2.4×10^-19cm²。二次光解机理可用来解释本实验的结果。 关键词：     

二氯亚砜分子三体解离研究（英文）

本文利用飞秒时间分辨的质谱技术,研究了二氯亚砜分子在235 nm泵浦下的超快光解过程.实验记录了母体离子产率随泵浦-探测延迟时间的变化趋势,测得235 nm泵浦下的初始激发态寿命为166 fs.需要注意的是,实验中不仅观察到了二氯亚砜分子逐步解离过程还观察到了协同解离过程.     

利用时间切片离子速度成像技术对AlO在193 nm的光解反应动力学研究

本文利用时间切片离子速度成像技术对AlO分子在193 nm下的光解反应动力学进行了研究. 实验通过产物Al⁺的离子速度和角度分布分析,发现了两个光解离反应通道,分别为中性AlO分子的单光子解离生成产物Al(²P_u)+O(³P_g)的通道,和AlO分子吸收两个光子电离产生AlO⁺进而解离生成产物为Al⁺(¹S_g)+O(³P_g)的反应通道. 每一个解离通道包括了AlO(v=0∽2)振动态的贡献,其中中性解离反应通道与离子解离反应通道相比,产物的各向异性参数对AlO的振动态依赖更大.     

间氟溴苯分子240 nm紫外光解动力学（英文）

利用时间切片离子速度成像技术研究了间氟溴苯分子在240 nm附近的紫外波段的光解动力学.实验上在三个不同光解波长处测量了光解产生的Br(~2P_(3/2))和Br(~2P_(1/2))原子的平动能释放谱和反冲速度的角分布.实验结果表明,通过两个最低~1ππ~*激发态的预解离或直接解离生成Br(~2P_(3/2))原子的机理主导着间氟溴苯分子的紫外光化学;由于分子中较弱的自旋轨道耦合作用,激发态的Br(~2P_(1/2))原子主要通过单重激发态在分子解离过程中与三重激发态的耦合产生.将当前的实验结果与我们最近报导的邻氟溴苯分子的结果对比可以发现,氟原子取代位的变化不会显著影响氟溴苯分子的紫外光解动力学机理.     

使用时间切片离子速度成像技术研究CF_2Cl_2光解动力学（英文）

本文使用时间切片离子速度成像技术结合共振增强多光子电离技术研究了CF_2Cl_2分子在235 nm附近的光解动力学.通过测量CF_2Cl_2分子在235 nm附近单光子解离产生的氯原子影像,直接得到了解离产物的速度分布和角分布.激发态氯原子的速度分布包含高动能组分和低动能组分,分别对应~3Q_0电子态的直接解离和由于内转换引起的基态预解离.基态氯原子的速度分布也包含高动能组分和低动能组分,分别对应~3Q_0与~1Q_1电子态的预解离和由于内转换引起的基态预解离.自由基解离通道被确认,二次解离通道和三体解离通道被排除.     

用于离子-分子交叉分子束散射研究的三维离子速度成像装置（英文）

本文设计、模拟并搭建了一套由22片圆形金属极板组成的离子透镜系统.离子透镜的引出极板的开孔处贴有金属栅网,用于屏蔽除推斥极和引出极外的所有其他极板的直流高压对离子-分子交叉区域的影响.Simion模拟表明,在合适的电压配置下,离子透镜可以同时实现速度聚焦和时间聚焦.这使离子透镜系统能够在三个维度上实现较大的离子体积的速度聚焦,这也是用交叉分子束方法研究离子-分子散射动力学的基本要求.本文建立了具有单帧多粒子测量和多质量测量能力的三维离子速度测量系统,该系统由微通道板(MCP),P47荧光屏,CMOS相机、光电倍增管(PMT)、高速数字化仪组成.通过CMOS相机测量离子在荧光屏上的位置,得出垂直于飞行轴的两个速度分量;通过PMT测量离子的飞行时间,得出沿着飞行轴的速度分量.自主编写了 Labview程序,可以实时采集和分析CMOS相机与PMT得到的数据,构建离子的三维速度分布.单帧多粒子测量是根据同一帧中来自CMOS相机和PMT的多个离子的强度不同,分别对其进行排序,并一一对应起来实现的.本文用304 nm波长处碘甲烷的光解信号对该三维离子速度成像系统进行了测试和速度校订.     

Y+SO_2反应动力学成像（英文）

本文利用时间切片离子速度成像技术、交叉分子束和激光溅射技术研究了高碰撞能下(36 kcal/mol)钇原子与二氧化硫分子的反应动力学.利用多光子电离在482～615 nm的波长范围内得到了产物YO的时间切片离子速度成像.YO的切片图像显示其较宽的速度分布和前-后向散射为主的角分布,其中前向散射信号明显强于后向散射.这种空间分布暗示了该反应通过一个中间体进行,且中间体的寿命不超过一个转动周期.中间体的形成意味着该氧化反应电子转移机理的发生.     

利用离子-中性光解碎片符合成像研究离子光解动力学（英文）

本文对最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪进行升级,实现了探测离子光解反应的离子产物和中性产物速度影像的符合探测.实验上利用自制的低温圆柱形离子阱对制备的离子样品进行富集和冷却.从离子阱中引出的离子束准直后进入一组电势切换电极和离子速度聚焦成像系统开展激光光解实验.利用一组新设计的离子引出、加速和聚焦电场,离子束可以被加速至4500 eV以上,使中性解离产物获得足够的平动能而被位置灵敏的影像探测器直接探测.本文利用Ar_2~+离子的355 nm光解反应对升级后的装置进行测试.结果表明,光解产生的中性Ar原子和Ar~+离子产物的速度影像分辨率分别为△v/v≈1.6%和1.5%.     

羟基自由基双光子激发解离动力学（英文）

本文利用高里德堡态氢原子飞行时间探测技术,研究了羟基自由基的双光子激发解离动力学.H(~2S)+O(~1D)和H(~2S)+O(~1S)解离通道是山于羟基在经山A~2∑~+(v'=2,J'=0.5-2.5)中间态通过双光子激发最终到排斥性的激发态势能曲线2~2Π和B~2∑~+上产生.这两种解离通道产物都具有各向异性的角向分布,其中H(~2S)+O(~1D)产物角分布异向因子β为-0.97,H(~2S)+O(~1S)产物角分布异向因子β为1.97.各向异性的角向分布与OH自由基在排斥性的激发态势能曲线上直接解离机理相吻合.此实验观测到羟基自山基的解离能为35580±15cm~(-1).     

飞秒时间分辨离子成像研究NO2分子通道分辨超快解离动力学

本文利用飞秒激光泵浦-探测质谱和离子成像研究了NO_2分子的超快解离动力学.结果表明NO~+离子的动能释放包含两个部分,分别对应的能量是0.05和0.25 eV,并且指认了它们叫能的解离通道.NO~+离子通道分辨的瞬态测量提供了区分超快解离路径贡献的方法,不同动能释放的离子信号变化曲线可以通过双e指数函数进行拟合.其中衰减时间为0.25 ps的快速变化部分产生于里德堡态的演化.变化较慢的信号部分是山两个竞争的通道产生的,其中一个通道是吸收一个400 nm光子到A~2B_2激发态,它的衰减寿命是30 ps;另一个慢的通道是吸收三个400 nm光子到一个价电子类型的里德堡态,它的衰减寿命是短于7.2 ps.通道和时间分辨的实验测量对于区分分子复杂的超快解离动力学具有非常大的潜力.     

杂环分子-吗啉在同步辐射真空紫外光下的光电离解离研究（英文）

本文采用同步辐射真空紫外光电离质谱法和理论计算方法,研究了吗啉单体的光电离、解离及随后的裂解反应.实验测得吗啉单体的垂直电离能为8.37 eV(±0.05),与理论计算值8.41 eV相当吻合.实验观察到荷质比为86、57和29的吗啉碎片离子.实验和理论结果表明:荷质比为86的碎片是通过失去氢原子而产生的,而荷质比为57的碎片是通过开环消除CH_2O而形成的;荷质比为29的碎片是通过消除C_2H_4从碎片离子(C_3H_7N)~+(m/z=57)进一步解离而产生的.这一发现为研究脂肪族化合物的光损伤提供了有价值的见解,可能被转化为活细胞和其他生物系统.     

CS2分子^1B2（^1∑u^＋）态预解离动力学研究

研究了CS2分子^1B2(^1∑u^+)预离解态线形势垒下的g振动能级光解动力学，包括预解离寿命、产物振转布居、平动-振动-转动能量分配和解离通道分支比．在实验过程中，一束可调谐激光激发超声射流冷却的CS2分子到^1B2(^1∑u^+)电子态，光解产物CS用另一束可调谐激光通过激光诱导荧光(LIF)方法检测．通过拟合光解碎片激发谱的谱峰轮廓，获得了源于不同跃迁初始态的^1B2(^1∑u^+)态g振动能级的预解离寿命．通过分析CS的LIF光谱，则获得了不同光解波长下CS碎片的v=0—8振动态布居、v=1、4—8振动态的转动布居、能量分配以及两个预解离通道CS(X^1∑^+)+S(^3PJ)和CS(X^1∑^+)+S(^1D2)的分支比．实验还考察了初始态弯曲振动量子数v2″、振动角动量量子数l对解离动力学的影响．发现v2″的影响不大，而l的影响却是明显的．较大的l(=K)对应于较短的寿命和较小的通道分支比S(^3PJ)／S(^1D2)，即大的l(=K)有利于预解离的发生，同时更有利于产生S(^1D2)．     

Br_2~+分子离子[1+1]双光子解离动力学（英文）

本文利用最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪在冷离子束中研究了同位素质量分辨的~(79)Br_2~+分子离子的[1+1]双光子激光解离动力学.借助其1~4∑_(u,3/2)~-态为中间态使~(79)Br_2~+共振吸收两个光子至4～5 eV区域的高激发态并发生解离.利用离子速度成像技术获得了光解产物~(79)Br~+的二维速度分布和平动能释放谱.通过平动能释放谱确定了不同解离能量处量子态分辨的解离产物通道分支比.光碎片产物的角分布表明~(79)Br_2~+分子离子的双光子解离是1~4∑_(u,3/2)~-态的△Ω=0平行跃迁至一个Ω=3/2高解离态发生的.由于分子激发态中的强自旋-轨道耦合作用,高激发的四重态很可能参与到实验观测的光解过程.