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．     

乙醛光解动力学的离子速度成像

利用时间切片离子速度成像技术在275～321 nm能量范围内重新研究了乙醛自由基通道CH₃+HCO的光解动力学. 通过共振增强多光子电离的方法探测甲基碎片. 对甲基的伞形振动基态和激发态(v₂=0和1)进行了影像探测. 乙醛通过T₁电子态系间窜越到S₁电子态的解离产物具有很高的动能释放和很低的内能激发,碎片的振动能和转动能随激发能量的增加而增加. 乙醛T₁电子态的势垒高度经测量高于基电子态3.881±0.006 eV.     

利用离子-中性光解碎片符合成像研究离子光解动力学

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Ar₂⁺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Δv/v≈4.6%和1.5%.     

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.     

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.     

离子速度成像方法研究CF3I分子光解反应动力学

建立一套离子速度成像系统，这套系统通过采用最新的“速度映像”技术克服了离子源空间分布对速度分辨率造成的模糊。利用这套系统得到了ＣＦ３Ｉ在２７７ｎｍ附近光解反应产物Ｉ＾＊（＾２Ｐ１／２）和Ｉ（＾２Ｐ３／２）的速度和角度的高分辨率分布，首次利用重构的Ｉ（＾２Ｐ３／２）碎片三维空间速率分布揭示了其两个不同的解离通道。     

用离子速度影象技术研究n-C4H9Br的光解

利用离子速度影象技术研究了正一溴丁烷(n-C4H9Br)在231~267 nm波段的光解,得出了如下结论:正一溴丁烷(n-C4H9Br)在231~267 nm波段的吸收源于基态到三个最低激发态的跃迁,这三个激发态标识为1A″、2A′和3A′;发生在这三个排斥态的势能面(PES)上的光解最终导致C4H9 Br(2P3/2)或C4H9 Br*(2P1/2)的产生;2A′和3A′态之间存在避免交叉(Avoided crossing)会影响最终的光解产物;从基态1A′到激发态1A″的跃迁矩垂直于对称面,也就垂直于C-Br键;从基态1A′到激发态3A′的跃迁矩平行于对称面,同时平行于C-Br键;从基态1A′到激发态2A′的跃迁矩在对称面内,且与C-Br键成53.1°夹角.我们也讨论了正一溴丁烷(n-C4H9Br)在234 nm和267 nm附近光解时的避免交叉几率(Avoided crossingprobability),以及它对单通道相对产额(Relative fraction of the individual pathways)的影响.     

离子速度影像装置及其在CCl3Br光解动力学研究中的应用

建立了一套高分辨的离子速度影像装置。在这套装置中,离了透镜的设计是利用Simion7．0应用程序对电场中离子的空间分布进行模拟“聚焦”得到的,达到了将离了源空间分布中速度相同而位置不同的离子聚焦在同一点上的效果。利用这套装置研究了CCl3Br在267nm附近的光解反应产物Br(^2P3.2)和Br^*(^2P1.2)的速度和角度的分布,得到了β(Br)=-0．48,β(Br^*)=1．44。     

2-溴丁烷在约265 nm光解离的离子速度成像

用离子速度成像结合共振增强多光子电离技术研究了2-溴丁烷分子在264.77和264.86 nm(约265 nm)的光解离动力学．从获得的离子速度图像确定了光解产物Br和Br*碎片的速度分布和角度分布．其速度分布可以由一个窄的高斯分布拟合得到,它对应于沿着C-Br伸缩模式的直接解离．2-溴丁烷在约265nm的光解离中¹Q₁←³Q₀的非绝热跃迁在Br离子碎片的产生中起到非常重要的作用, 确定Br(²P_3/2)的相对量子产额为0.621．通过约265和约234 nm处2-溴丁烷光解的比较发现,各向异性参数和相对量子产率随着波长增加而下降,³Q₀和¹Q₁态势能面交叉几率随着波长增加而降低     

一套用于研究原子团簇热力学的离子速度成像谱仪

原子团簇的激发温度可由反应产物（出射电子或碎片）的初始平动能这一可观测量间接获得,为了提高原子团簇激发温度的测量精度,设计并搭建了一套具有高动能分辨的离子速度成像谱仪。本谱仪的高动能分辨性能首先借助Simion8.0软件优化静电透镜和分子束限束装置的几何结构来实现,然后通过理论模拟证明本套谱仪具有预期好的动能分辨能力。设备搭建完成后,研究了C₆₀分子束在纳秒激光场中发生的延迟电离过程,获得了C₆₀+离子随延迟时间增加而逐渐变窄的二维时间切片图像。分析表明,激光脉冲产生的多个C₆₀+离子间的库仑耦合作用将会扩展二维切片图像的横向分布,提取库仑耦合作用对C₆₀+离子初始平动能的影响,并通过分析C₆₀+离子间的库仑耦合随延迟时间增加而逐渐变弱的定量依赖关系,证实了本套谱仪具有了设计预期的高动能分辨能力。这一工作为下一步基于离子速度成像技术细致研究分子热力学的相关课题提供技术参考。Excitation temperature of fragmenting atomic clusters can been extracted from the initial kinetic energies of ionic products. To improve the accuracy of the temperature measurements, we have designed an ionic velocity map imaging spectrometer with high kinetic energy resolution. Firstly, based on the simulations using Simion8.0 software, the high resolution is obtained by adjusting the structure of the electrostatic lenses and collimation of molecular beam. According to theoretical analysis, it is proved that the spectrometer has a well defined kinetic energy resolution. Then, we have studied the delay ionization processes of C60 induced by nanosecond laser. A series of narrowed two-dimensional time-sliced velocity images of the C60+ with increasing the delayed time were recorded. Analysis revealed that Coulomb force between C60+ clusters in same laser shots will broadening the transverse distribution of 2D image. Considering the influence of Coulomb force on initial kinetic energy of C60+ clusters, the high resolution has been proved by analysing the negative relationship between Coulomb force and delayed time. It indicates that the establishment of the spectrometer builds up a good basis for next experiments on the studies for molecular thermodynamics in atomic clusters.     

新戊基溴和叔戊基溴在234 nm的光解动力学

使用离子速度成像技术研究了新戊基溴和叔戊基溴的234 nm光解动力学. 由于它们具有比正戊基溴更多的支链,因此不仅可以观测到C-Br键的直接断裂,还分别存在一个和两个由于弯曲振动模被激发引起的慢速解离通道,母体分子在C-Br键断裂之前就已经有大量的可资用能被用于激发弯曲振动模. 这些充分说明了新戊基溴和叔戊基溴在234 nm光解中C-Br键的断裂是由于伸缩振动和弯曲振动的耦合而产生的,而不单纯归咎于伸缩振动引起.     

OCS在217 nm的光解动力学研究

The S(¹D₂)+CO(X¹Σ⁺) product channel from photodissociation of OCS at 217 nm has been measured using the DC slice velocity map imaging (VMI) technique in combination with resonance enhanced multiphoton ionization (REMPI). Two diflerent REMPI intermediate states (¹F₃ and ¹P₁) and several pump-probe laser polarization geometries are used to detect the angular momentum polarization of the photofragmented S(¹D₂). The molecular- frame polarization parameters, as well as the laboratory-frame anisotropy parameters, for individual rotational states of co-fragment CO, are determined using two diflerent full quantum theories. The measured total kinetic energy release spectrum from photodissociation of OCS indicates two dissociation channels, corresponding to the fast and slow recoiling velocities of S(¹D₂), respectively. The slow channel is concluded to originate from an initial photoexcitation to the A(¹A'') state, followed by a non-adiabatic transition to the ground state. The fast channel is found to follow a coherent excitation to A(¹A'') and B(¹A'') states, where contributions of the two states are almost equal at 217 nm. The determined alignment and anisotropy parameters further indicate that the slow channel follows an incoherent excitation, while the fast channel follows a coherent excitation to A(¹A'') and B(¹A'') states with a phase di erence of π/2.     

225∽260 nm波段溴化氰光解动力学系统性研究

本文报道了在自行搭建的时间切片离子速度成像装置上进行的225∽260 nm波段内溴化氰光解动力学的研究. 在该波段内选取了若干溴原子(²P_3/2或²P_1/2)的共振线对产物溴原子的共振电离并采集其切片影像,得到了光解产物的总平动能谱,进而获得了产物氰基的振转态布居等信息. 本文发现了在Br^*通道,产物氰基的内能激发比Br通道低;Br和Br^*通道产物氰基振动的最高布居分别为v=0和1. 另外,还发现对于Br通道,溴化氰分子在长波处与短波处解离时,氰基产物的振转激发差异很大,这揭示了其显著不同的光解动力学.     

间氟溴苯分子240 nm紫外光解动力学

The photodissociation dynamics of m-bromofluorobenzene has been experimentally investigated at around 240 nm using the DC-slice velocity map imaging technique. The kinetic energy release spectra and the recoiling angular distributions of fragmented Br(²P_3/2) and Br(²P_1/2) atoms from photodissociation of m-bromofluorobenzene have been measured at different photolysis wavelengths around 240 nm. The experimental results indicate that two dissociation pathways via (pre-)dissociation of the two low-lying ¹ππ^* excited states dominate the production process of the ground state Br(²P_3/2) atoms. Because of the weak spin-orbit coupling effect among the low-lying triplet and singlet states, the spin-orbit excited Br(²P_1/2) atoms are mainly produced via singlet-triplet state coupling in the dissociation step. The similarity between the present results and that recently reported for o-bromofluorobenzene indicates that the substitution position of the fluorine atom does not significantly affect the UV photodissociation dynamics of bromofluorobenzenes.     

Photodissociation Dynamics of Methanol and Ethanol at 157 nm

利用氢原子里德堡时间飞行谱技术研究了超音速喷射分子束CH3OH和C2H5OH在157 nm的光解动力学,得到了氢原子产物的时间飞行谱．通过对谱图的拟合揭示出三个氢原子产物通道：OH上的氢原子脱落、CH3(C2H5)上的氢原子脱落和CH3O(C2H5O)的二次解离． 从得到的产物通道相对分支比可以知道CH3O的二次解离过程比C2H5O更明显．CH3OH解离的产物平均角分布各向异性参数β≈-0.3, 显示出跃迁偶极距接近垂直于C-O-H平面．C2H5OH解离的产物β≈-0.4,表明C2H5OH有更长的转动周期． 实验结果显示两个系统都经历了从3px到3s势能面的快速内转换, 然后在3s势能面上解离．CH3O+H产物平动能分布显示出CH3O的伞形振动激发或者CH3的摇摆振动激发,而C2H5O+H产物平动能分布没有振动态分辨．     

离子速度成像技术研究2-溴戊烷的光解离动力学

运用离子速度成像技术研究了2-溴戊烷分子在～234 nm处的光解离动力学. 通过分析光解产物Br(²P_3/2)(简称Br)和Br(²P_1/2) (简称Br*)的速度影像,分别得到其速度分布和角度分布. Br和Br*的速度分布可以用两个高斯分布拟合,分别对应于2-溴戊烷在～234 nm处两个独立的光解离反应通道. 高能的高斯分量对应于C-Br伸缩振动模式的直接解离,低能的高斯分量对应于弯曲振动和C-Br伸缩振动耦合所导致的解离. 确定出光解离产物Br的相对量子产率为0.892,结合Br和Br*碎片的各项异性参数和溴原子的相对量子产率,讨论了³Q₀、³Q₁和¹Q₁激发态分别对产物Br和Br*的贡献. 通过对比溴代戊烷4种同分异构体光解离过程的差异,讨论了分子烷基分支化对光解机理的影响.     

甲基自由基在212.5 nm的光分解:母体内能态的激发对产物态分布的影响

利用里德堡氢原子飞渡时间谱的方法,进行了甲基自由基在212.5nm 的光解动力学的实验研究.甲基自由基来自于碘甲烷分子在266nm 的光分解.实验测量了不同振动态的甲基自由基通过3s 电子激发态解离的产物 CH_2自由基的平动能分布和角分布,并从平动能分布得到了 CH_2自由基的转动布居.实验同时详细地研究了母体分子甲基自由基的振动和转动激发对光解动力学的影响.实验结果表明母体分乙甲基自由基的伞形振动对于产物的转动激发和角分布均有较大的影响,而母体分子的转动激发只对产物的角分布有较明显的影响.