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.     

深紫外波段苯的差分光学吸收光谱DOAS定量方法研究

取代基通过取代苯环上的H原子形成不同苯系物(苯、甲苯、二甲苯等),其共有结构苯环上的不固定π键电子受到激发,使得苯系物在紫外波段240～280 nm具有明显的特征吸收结构,鉴于此大气中的苯及相关的苯系物可以通过差分光学吸收光谱(DOAS)方法来进行定量,但采用该波段测量需要考虑以下问题:首先是氧气(O2)的吸收干扰问题...     

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。     

异亮氨酸的真空紫外光电离和光离解

利用同步辐射光电离质谱结合理论计算, 研究了异亮氨酸的真空紫外光诱导电离解离．在光子能量为13 eV的质谱中探测到了m/z=86、75、74、69、57、46、45、44、41、30、28、18的碎片离子．对于异亮氨酸的主要碎片离子为：C₅H₁₂N⁺ (m/z=86)、C₂H₅NO₄⁺ (m/z=75)、C₅H₉⁺ (m/z=69)、C₄H₉⁺(m/z=57)和CH₄N⁺(m/z=30)．由光电离效率曲线得到出现势分别为：8.84±0.07、9.25±0.06、10.20±0.12、9.25±0.10、11.05±0.07 eV．结合量化理论计算(B3LYP/6-31++G(d,p)),详细给出了它们可能的生成路径．这些解离通道包括简单的键断裂反应和涉及中间体、过渡态的反应,实验值和理论计算的离子出现能或势垒一致．     

NH_3多光子电离和裂解动力学过程分析

本文分析了在XeCl准分子激光作用下NH_3分子的多光子电离质谱形成机理。所建立的动力学模型包括主要由经过中间态(6)和(1)的(2+1)共振多光子电离,生成NH_3~+;离子-分子反应形成大量的NH_4~+;经(6)态的(2+2)共振多光子电离,可能产生低产额的NH_2~+。这个模型的速率方程解与实验测量符合得很好,并在离子流强度对激光脉冲宽度的依赖关系中预示直接电离或间接电离机制的信息。     

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.     

“最小键级原理”的从头算证实———苯和苯胺类硝基衍生物

感度是爆炸物对外界刺激的敏感程度 ,是火药、炸药和起爆药的基本属性 .在外界撞击作用下炸药发生爆炸的难易程度即该炸药的撞击感度 .感度通常依靠实测 ,从理论上加以判别是人们追求的目标 ,故研究炸药感度与结构的关系一直是该领域的热点 .根据撞击引起热解、热解引起爆炸、撞击感度主要与热解引发步骤相关联等思想 ,我们建议了“最小键级原理 (PSBO)”[1- 4] :对系列结构相似爆炸物 ,其热解引发键键级 (或重叠布居 )越小 ,则撞击感度越大 ;热解引发键键级越大 ,则撞击感度越小 .该判据已在多系列炸药中获得证实和应用[1- 4] .“热解引…     

2-硝基苯胺合成苯并氧化呋咱反应的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d,p)计算水平下研究了次氯酸钠氧化邻硝基苯胺生成苯并氧化呋咱的环氧化反应．考虑溶剂化效应对反应的影响,使用极化连续反应场模型进行几何优化．计算了该反应的两种可能反应通道,它们都是分步反应,反应通道A经历氧化、移氢、脱水和环化四步反应,在反应通道B中,氢氧化钠的OH^-首先进攻邻硝基苯胺的胺基H原子,生成邻硝基苯亚胺负离子．计算结果表明,在反应通道A是可行的反应通道,1个水分子辅助进行分子内脱水反应是速控步骤．     

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

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.     

阿尔法蒎烯臭氧分解反应的极紫外自由电子激光光电离质谱研究

阿尔法蒎烯是大气中含量最高的自然源萜类挥发性有机物,其臭氧化分解反应会产生大量的反应中间体和产物,精确表征这些物种被认为是大气化学最前沿、最具挑战性的课题之一. 本文利用极紫外自由电子激光光电离质谱方法,研究了阿尔法蒎烯的臭氧分解反应机理. 该反应是在2立方米的烟雾箱中进行,利用气动透镜把产生的气溶胶传输到质谱探测腔室,利用极紫外自由电子激光对气溶胶进行单光子软电离,测得了常规实验方法难以得到的飞行时间质谱,发现了一系列新物种. 与量子化学理论计算相结合,揭示了这些新物种的反应机理. 这些研究结果从分子水平上揭示了蒎烯的臭氧分解反应机制,有助于理解大气雾霾微观机理.     

纳秒强激光电离苯产生高价碳离子的波长效应

随着高强度超短脉冲激光器的发展 ,分子、原子与强激光场的相互作用已经成为一个重要的研究领域 ,其中分子或原子团簇在强场下发生的库仑爆炸现象成为研究的热点之一 .苯具有高对称的环形结构 ,激发态能级密集 ,因此 ,不论是早期的激光对分子的多光子电离解离 (MPID) ,以及强场与多原子分子的相互作用 ,还是后来超短脉冲激光下团簇相关的库仑爆炸研究都将其作为一个重要的研究对象[1- 8] .最近 ,我们用波长为 5 3 2nm、脉宽为 2 5ns的激光对苯等物质进行电离时 ,发现在 1 0 10 ～1 0 11W/cm2 的功率密度下 ,其质谱中出现了高平动能的C2 +…     

紫外准分子激光损伤典型光学材料的特性分析

根据已经建立的紫外准分子激光损伤典型光学材料的理论模型,研究了准分子激光对透明光学材料（石英玻璃）和非透明光学材料（K9玻璃）的损伤特性,并结合实验结果证实了理论模型的有效性。研究表明：在准分子激光对非透明光学材料辐照下,激光光斑半径越大,产生的热应力和温度越小;脉宽越小,产生的热应力越大;随着脉冲数的增加,温度和热应力都逐渐增大。值得注意的是,当重频增加至45 Hz以上时,熔融损伤阈值开始低于应力损伤阈值,这说明当重频增加到一定程度时,非透明光学材料将首先产生熔融损伤,而不再是应力损伤。在准分子激光对透明光学材料辐照下,杂质微粒的半径和掩埋深度对光学材料温度场分布有着重要影响。但当杂质半径和掩埋深度超过一定的数值时,杂质粒子的存在与表面温度并无联系。理论模型能够较好地解释石英玻璃前/后表面相同的初始损伤形貌特征。     

激光拉曼光谱结合紫外光谱检测茶水中的咖啡因

利用激光拉曼光谱法结合紫外光谱法对直接一次浸泡茶水(碧螺春、龙井和普洱)中的咖啡因进行了定性和定量检测,分析了其咖啡因含量。该方法便捷易行,具有较高的灵敏度,为茶水中咖啡因的直接检测提供了一条有效的途径。     

准分子激光取样与电感耦合等离子体质谱和光谱联用分析仪器研究进展

将准分子激光剥蚀取样后的产物经由电感耦合等离子质谱与光谱分析,从而获得被激光剥蚀样品的元素与同位素含量信息,是迄今为止适应于表面原位微区分析最为重要的分析科学技术手段之一.基于准分子激光剥蚀取样技术分别与电感耦合等离子体质谱或发射光谱技术联用的分析手段,已经被广泛应用于地质学、材料学、环境科学,甚至生命科学领域的原位微...     

分光技术在自由电子激光结合里德堡态氢原子飞行时间谱装置中的应用

本文描述了一种应用于自由电子激光结合高里德堡态氢原子飞行时间谱装置中的分光方法,以及该方法应用于小分子(如₂S)光解动力学研究中的必要性. 拉曼-α辐射(121.6 nm),用作H原子产物探测的激光,是在Kr/Ar气介质中利用四波混频产生的. 利用透镜对不同波长的光有不同的折射率,四波混频后的混合光在经过一片离轴的氟化锂透镜后,121.6 nm的激光将会与212.6和845 nm在空间上分开. 在激光到达反应中心前利用挡板挡住212.6和845 nm的激光,只让121.6 nm的光经过反应中心,从而消除212.6 nm激光产生的背景信号对实验的干扰. 结合自由电子激光,成功地研究了H₂S在122.95 nm波长下的光解动力学,采集到了产物时间飞行谱. 本文展示了转换得到的产物总平动能谱,解离机理与121.6 nm波长下的结果相似. 实验结果显示,该方法成功地解决了分子在VUV波段进行光解动力学研究的难题,消除了这些分子在紫外光波段因为强烈吸收而产生的背景信号.     

深紫外分光光度检测系统的稳定性及灵敏度研究

现有的国标光度法无法直接测定流程工业中连续反应单元生产过程的污染物,主要原因是氧气在深紫外区对紫外光的吸收干扰了紫外分光光度计对目标物质的检测,导致检测结果存在一定程度偏差。因此,解决这一问题的关键核心是稳定获取深紫外区不同特征波长物质的高灵敏光度信息。在紫外分光光度计基础上加装氮气输配系统,同时设计了自动进样流通池及进样托盘以实现检测间隙自动进样功能,减少检测间隙氮气消耗。为提高仪器稳定性,分别精准控制通入仪器内部光学系统区、样品室和数据接收区三个腔体的氮气流量,数值分别为6,2和3L·min^-1,使仪器基线平直度平均值由0.108降低至0.010,较空气条件削减了90.7%。通过对比空气与氮气两种气氛下直接测定SO₄^2-的吸光度、灵敏度、灵敏度变化量和线性范围的差异,发现氮气气氛下检测结果的吸光度和灵敏度在光程b=1～100mm范围内均有提升,灵敏度变化量随b=1mm时的10.42%增大至b=100mm时30.65%,线性范围却随光程的增加由0.09g·L^-1缩短至0.03g·L^-1<...     

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.     

An Investigation of Three-Dimensional Construction Methods in the Micromachining of Silicon Surfaces with an Ultraviolet Laser

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｍｉｃｒｏｏｐｔｉｃｓ，ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃｓｒｅｑｕｉｒｅｎｏｖｅｌａｎｄｕｎｉｑｕｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏ...     

2-甲基-2-丙烯-1-醇的光电离解离研究

利用可调谐真空紫外同步辐射和分子束实验装置在8.0～15.5 eV的光子能量范围内,研究2-甲基-2-内烯-1-醇的光电离解离.测出母体离子和碎片离子:C_4H_8O~+、C_4H_7O~+、C_3H_5O~+、C_4H_7~+、C_4H_6~+、C_4H_5~+、C_2H_4O~+、C_2H_3O~+、C_3H_6~+、C_3H_5~+、C_3H_3~+、CH_3O~+和CHO~+的光电离效率曲线,并获得母体分子的电离能和碎片离子的实验出现势.在B3LYP/6-31+G(d,p)理论水平上,计算光电离过程中母体分子、过渡态和中间体的稳定结构.采用CCSD(T)/cc-pVTZ耦合簇方法计算零点能,得到母体电离能和碎片离子的出现势.通过实验和理论研究,提出2-甲基-2-丙烯-1-醇的光解离路径,分子内氢转移是其中大部分解离途径中的主要过程.