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离子速度成像方法对含溴化合物光解离的研究

作　者: 姬磊
导　师: 张冰
学　校: 中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）
专　业: 原子与分子物理
关键词: 光解动力学 离子速度成像 二溴甲烷 烯丙基溴 从头计算法
分类号: O644.1
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


光解动力学是分子反应动力学领域内的一个重要分支,随着相关研究的不断深入,光解动力学越来越向细致的态-态反应方向发展。光解动力学最主要的课题是研究光解反应中的产物结构,各产物的角度分布、速度分布,以及反应通道等信息。离子速度成像技术不仅可以同时测量光解动力学中相关联的量,而且实验过程简单省时,结果直观,是最理想的研究分子反应动力学的技术。它将光解产物的三维分布投影到二维平面上进行成像,从中我们可以得到光解过程的相关信息。作者在博士期间的工作主要是参与建立离子速度成像系统的装置,并在此装置上对含溴化合物的光解反应动力学进行了研究。另外我们还用共振增强多光子电离的方法测量了二溴代烷烃的分支比。具体工作主要包括以下几点:1、在导师的指导下,与实验室其他工作人员共同建立了一套离子速度成像系统,并独立完成了新装置的调试和检测工作。通过调试和检测,得到该装置的放大系数N = 1.04,并且证明了该装置性能良好并且实验数据可靠。2、用REMPI的方法测量了二溴代烷烃CH2Br2、C2H4Br2、C4H8Br2在234和267 nm处光解产物的分支比,发现分支比随波长的变化是与分子结构相关的。通过分析解离产物与势能面的相关性,我们得到以下结论:（1）光解过程中CH2Br2在交叉区的速度vc大于C2H4Br2的速度,因此导致了CH2Br2具有相对较小的非绝热交叉几率和相对量子产率ΦBr。（2） C2H4Br2在光解过程中因为分子构型对称性的降低造成强烈的避免能级交叉效应从而改变了解离路径,使得C4H8Br2的量子产率ΦBr随激光能量的增大而减小。3、利用离子速度成像技术测量了二溴甲烷分子在234和267 nm处光解产物Br*和Br的角度和速度分布,从而得到了相关的光解动力学信息。通过实验中得到的各向异性参数β,我们计算了两种光解产物Br*与Br中来自直接解离通道和非绝热交叉跃迁通道的比例。结果表明分子的跃迁偶极矩主要是沿着Br-Br的方向,并且Br*主要来自于B1态的直接解离,而Br则绝大部分是从B1态向A1态的非绝热交叉跃迁得到的。不同的来源导致了两种解离通道能量分布的差别:由于

全文目录


内容摘要  4-6
Abstract  6-14
第一章 引言  14-22
  1.1 光解动力学概述  14-15
  1.2 光解动力学研究的理论与实际意义  15-17
  1.3 光解动力学的现状与发展趋势  17-19
  1.4 离子速度成像方法的发展历史  19-20
  参考文献  20-22
第二章 光解动力学的基础知识、基本关系及方法  22-45
  2.1 光解的基础知识  22-29
    2.1.1 分子的基态和激发态  22-23
    2.1.2 分子轨道理论  23-24
    2.1.3 选择定则与电子态反应的若干原理  24-27
    2.1.4 分子跃迁及光谱  27-29
  2.2 光解的类型  29-32
  2.3 光解动力学研究中的基本关系及方法  32-42
    2.3.1 光解动力学中的标量和矢量关系  32-37
    2.3.2 有关光解过程中能量配置的模型  37-38
    2.3.3 光解动力学研究的实验方法  38-42
  参考文献  42-45
第三章 离子速度成像基本理论  45-63
  3.1 离子速度成像的基本原理  45-46
  3.2 离子速度成像相关的技术原理  46-53
    3.2.1 共振增强多光子电离方法  46-48
    3.2.2 TOF-MS 工作原理  48-49
    3.2.3 离子透镜基本原理  49-52
    3.2.4 反－Abel 变换  52-53
  3.4 离子速度成像技术的应用  53-56
    3.4.1 单分子反应  53-54
    3.4.2 双分子反应  54-55
    3.4.3 切片成像技术  55-56
  参考文献  56-63
第四章 离子速度成像系统实验装置及校准  63-83
  4.1 实验装置  63-75
    4.1.1 超声分子束源  64-66
    4.1.2 离子光学部分  66-69
    4.1.3 位置敏感离子探测器  69-71
    4.1.4 信号及数据采集系统  71-72
    4.1.5 真空系统  72
    4.1.6 激光器系统  72-73
    4.1.7 实验过程及时序控制  73-75
  4.2 系统测试与校准  75-81
    4.2.1 分子束性质的测量  75-77
    4.2.2 系统校准  77-81
  4.3 小结  81-82
  参考文献  82-83
第五章 二溴代烷烃在234和267 nm激光作用下光解产物分支比的研究  83-100
  5.1 前言  83-85
  5.2 实验部分  85-87
  5.3 实验结果与分析  87-95
    5.3.1 溴原子谱  87-90
    5.3.2 TOF 质谱和光强指数  90-93
    5.3.3 二溴代烷烃的光解产物分支比  93-95
  5.4 讨论  95-97
  5.5 小结  97-98
  参考文献  98-100
第六章 二溴甲烷在234 和267 nm 激光作用下的光解动力学研究  100-118
  6.1 前言  100
  6.2 实验部分  100-101
  6.3 实验结果与分析  101-108
  6.4 讨论  108-114
  6.5 小结  114-115
  参考文献  115-118
第七章 烯丙基溴在234，265 和26711m 激光作用下光解动力学的研究  118-136
  7.1 前言  118-119
  7.2 实验部分  119
  7.3 结果与分析  119-127
    7.3.1 角度分布  119-122
    7.3.2 速度分布  122-126
    7.3.3 分支比与相对量子产率  126-127
  7.4 讨论  127-134
    7.4.1 理论计算部分  127-131
    7.4.2 关于速度分布的分析  131-133
    7.4.3 烯丙基溴分子的解离通道  133-134
  7.5 小结  134
  参考文献  134-136
第八章 结论与未来展望  136-138
博士期间发表和完成的论文目录  138-140
致谢  140-141

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 光化学、辐射化学、超声波作用的化学过程 > 光化学
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