基于LabVIEW的共振增强多光子电离光谱数据采集系统

利用共振增强多光子电离光谱研究分子的第一电子激发态振动光谱,往往需要建立一套高速的数据采集、实时处理以及分析系统.用LabVIEW程序编写该系统的软件部分,能够完成对激光波长和飞行时间质谱及其谱峰面积的实时采集和自动化控制.本文介绍了该系统的硬件组成以及软件设计,并把该系统用于研究茚分子的第一电子激发态振动光谱,其中发现被激发的主要是平内振动模式.

邻羟基苯腈的双色共振增强多光子电离光谱及Franck-Condon模拟

在自制直线式飞行时间质谱仪上进行了双色共振增强双光子电离实验,获得了振动分辨的邻羟基苯腈的共振增强多光子电离(resonance enhanced multiphoton ionization,REMPI)光谱,结合高精度密度泛函理论计算和Franck-Condon光谱模拟,详细分析了光谱特征,发现了大量基频、泛频和组合振动,并进行了光谱归属.大部分苯环的基频振动归属为环在平面内的畸变或平面内的摇摆,这与分子激发过程中苯环的扩张有关.理论和实验结果都表明,REMPI光谱的低频段信号强,背景低,谱带少,分辨率好.随着振动频率的增加,信号向相反的方向变化.这是由于低频段光谱主要来自于低频的基频振动、少量泛频的贡献.随着振动频率增加,泛频和各种模的组合振动逐渐增多,导致了高频区谱带稠密,分辨率变差.高阶振动和多模的组合振动通常有较低的Franck-Condon因子,因此信号随频率增大逐渐变弱,信噪比变差.

汽车排放污染物的共振增强多光子电离光谱分析

汽车排放的主要污染物为CO, HC, NOx(x=1,2), SO2, Pb, 苯丙芘, 固体颗粒等[1], 其尾气的检测对维护人类自身健康具有十分重要的意义. 共振增强多光子电离光谱(Resonant Enhanced Multi-Photonionization, REMPI)是一种超灵敏光谱检测技术, 它的灵敏度比LIF(Laser Induced Fluorescence)还要高. 1979年, Brophy和Rentttner[2]提出了REMPI可以作为检测大气污染的方法.

230-245nm范围内Cl原子共振增强多光子电离光谱

利用共振增强多光子电离－时间飞行质谱技术获得了Ｃｌ原子在２３０－２４５ｎｍ范围内的共振增强多光子电离光谱，共观察到２６条谱线，其中５条是作者新观察到的，这些谱线对应从Ｃｌ原子基态到激发态的双光子跃迁。从中还观察到Ｃｌ原子在强电场中的Ｓｔａｒｋ效应，发现在强场条件下，Ｃｌ原子的基态２Ｐ０１／２和２Ｐ０３／２两能级之间的能级差位移１．３５ｃｍ－１。而各电子激发态的Ｓｔａｒｋ位移则大致相等，与各激发态的Ｓ、Ｊ、Ｌ等量子数无关。

卤化氢共振增强多光子电离光谱

测定了卤化氢(HCl,HBr和HI)(2+1)共振增强多光子电离(REMPI)光谱,采用模拟计算法分析推导出转动常数、谱带源以及Ω态振动谱带的同位素位移值.得到的HCl数据同Green等人用常规分析法所推导的结果极为吻合.得出8条振动谱带,其中包括V(1Σ+)态,E(1Σ+)的v′=4态以及HBr的5个新谱带,此外还推导出HI的E态v′=1的4个振动谱带光谱参数.观测了V和E态之间因同类相互作用而产生的不规则能级间距、转动参数和同位素位移.讨论了HCl和HBr的E态和V态振动谱带中的转动谱线序列O和S对Q的强度比的变化,提出了双光子激发机理.

苯乙腈的单色共振增强双光子电离光谱及其Franck-Condon模拟

苯乙腈广泛应用于医药、农药、染料、光电材料和喹啉衍生物的合成,在相关领域备受关注.本文采用超声分子束技术获得了苯乙腈的单色共振双光子电离光谱,确定了该分子的激发能为(37646±2)cm^(–1).结合密度泛函理论计算和Franck-Condon模拟,详细分析了测量的振动频率,给出了尽可能准确的光谱归属.理论和实验结果都表明,光谱的低频区域信号强、背景低、分辨率好,而高频范围表现出相反特征.许多谱带被确认,大部分属于芳香环平面内的振动,理论计算表明这与跃迁过程中芳香环的扩张有关.

NS自由基B'^2∑+和B^2П电子态共振增强多光子电离光谱

在超声射流条件下，采用SF6和N2混合气脉冲直流放电的方法产生NS自由基．在35700～40200cm^-1能量范围内，利用共振增强多光子电离（REMPI）技术得到同位素分子N^32S和N^34S的（1＋1）REMPI光谱．通过对所有观察到的16个振动谱带的归属，确定其中12个谱带为N^32S自由基基态X^2П向上电子态B＇2∑^＋跃迁的（v’=0-4，v″=0），（v＇=1-4，v″=1）和（v＇=2-4，v″=2）3个谱带序列，另外4个谱带为基态X^2П向上电子态B^2П跃迁的（9，0），（10，0），（11，0），（12，0）谱带．通过对所获谱带的转动分析，获得基态X^2П和上电子态B＇2∑^＋态的较为完整的光谱常数．并对同位素分子N^34S的跃迁谱带进行了转动分析，得到了上下态的转动常数．

Ti原子315 nm～321 nm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315nrn 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.

氩原子共振增强多光子电离谱——奇对称性里德堡态

利用脉冲放电产生氩原子亚稳态4s2[3／2]°2和4s'2[1／2]°0,在610-670 nm波长范围内,利用共振增强多光子电离和飞行时间质谱技术得到氩原子(2+1)REMPI谱。光谱分析表明所有谱线来源于氩原子4s2[3／2]°2和4s'2[1／2]°0两个亚稳态向16个奇对称性里德堡态双光子跃迁,并标识所有谱线。同时首次在实验上观察到一个长序列的3p54s'2[1／2]°0→3p5nd2[1／2]°1(n=8-31)双光子跃迁。在实验技术上,提供了一种研究惰性气体原子以及其它原子高里德堡态和自电离态的新方法。

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飞行时间质谱（REMPI—TOFMS），以厦萘母体离子C10H8^＋和一些主要碎片离子C8H6^＋、C6H6^＋、C5H3^＋、C4H3^＋、C3H3^＋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．

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280-286．5nm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280～286．5mn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．

丁酮分子的共振增强多光子电离解离研究

利用可调谐染料激光研究了丁酮分子的共振增强多光子电离解离过程 ,发现在 42 8～ 44 8nm激光波段丁酮分子发生的是经 4p和 4dRydberg态的 ( 3 + 1)多光子过程 .此外 ,我们还用“梯开关”模型对丁酮母体离子的解离机理和各碎片离子的来源作了详细的分析 。

邻二甲苯…Ar,N_2,NH_3(ND_3)范德华复合物的共振双光子电离光谱

在超声分子束中 ,使用双光子共振电离光谱技术和飞行时间质谱技术研究了复合物邻二甲苯… Ar,N2 ,NH3 ( ND3 ) .通过理论计算及同位素光谱效应 ,合理地归属了这些复合物的光谱 ,并由此获得这些复合物分子间各种模式的振动频率 .

复合物p-C_6H_4F_2…NH_3(ND_3)外部振动的共振双光子电离光谱

利用共振光电离技术和飞行时间质谱技术，观察到了复合物 ｐ－Ｃ_６Ｈ_４Ｆ_２…ＮＨ_３（ＮＤ_３） 的共振双光子电离光谱．光谱分析表明。复合物分子间的伸缩振动频率为 ８６．４ ｃｍ^（－１）；由复合物的 光解离机理以及伸缩模的失谐参数与键能的关系，获得了复合物电子激发态 Ｓ_１和基态 Ｓ_０的键能 信息．Ａｂ ｉｎｉｔｉｏ 计算表明，ｐ－Ｃ_６Ｈ_４Ｆ_５…ＮＨ_３（ＮＤ_３）复合物的几何结构是：ＮＨ_３分子中的 Ｎ 原子位于垂直于ｐ－Ｃ_６Ｈ_４Ｆ_２分子环面的对称轴（Ｚ轴）上，距环面的高度为 ０．３５２ｎｍ； ＮＨ_３的 Ｃ_３轴与ｐ－Ｃ_６Ｈ_４Ｆ_２的对称轴夹角是 ５２．５°；且一个氢原子朝向环面； ＮＨ_３可绕 Ｐ－Ｃ_６Ｈ_４Ｆ_２分子 的Ｚ轴近似的自由转动．键能计算值和预计存在的内转动与实验吻合．

范德华复合物C_6H_5CH_3…N_2的共振双光子电离光谱

由复合物C6H5CH3…N2共振双光子电离光谱获得了复合物分子间范德华振动模式和N2的内转动的大量信息.通过对比同位素分子C6D5CD3…N2的光谱,我们合理地归属了所观察到的C6H5CH3…N2复合物的所有谱线.由光解离碎片的机理分析,推得复合物C6H5CH3…N2的激发态和基态的键能大约是494和474cm-1,与理论计算值非常接近.

用共振增强多光子电离方法研究几种含溴化合物的光解

利用飞行时间质谱仪(TOF)和共振增强多光子电离(REMPI)方法,研究了两种正一溴代烷烃(C2H5Br,n-C3H7Br)和溴苯(C6H5Br)在234及267nm附近的光解.测出了这几种含溴化合物在不同波长下光解产物Br*和Br的分支比(Br*)(Br)NN,并根据从头计算结果,解释了这几种含溴化合物光解产物的分支比随光解波长变化的趋势及几个低激发态势能面之间的关系.

240—250nm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240-250nm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77C6H5+。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。

共振增强多光子电离技术及应用研究

原子、分子、离子或自由基在同时吸收m个光子从下态共振跃迁到中间态后再吸收n个光子使其电离的过程中,下态和中间态的多光子共振吸收使得产生的离子信号强度比相应的非共振多光子电离得到的离子信号强度有很大的增强,该过程为共振增强多光子电离(m+n)REMPI。系统研究了共振增强多光子电离技术的应用、特点和基本原理,包括跃迁选择定则、电子态的光解离机理、描述REMPI过程的速率方程等,并阐述共振增强多光子电离-时间飞行质谱的实验装置,实验方法和实验流程。共振增强多光子电离技术在研究原子、分子或自由基的较高电子激发态特性方面发挥着重要作用。

van der Waals团簇o-xylene·N_2的共振双光子电离光谱

The one-color resonant two -photon ionization technique is employed to study jetcooled van der Waals(vdW)complex 0-xylene.N2 through the S0-S1 transition Around the band The spectra obtained exhibit rich information about the complex intermolecular vdW vibrational modes.We have tentatively assgned all the observed Spectral features.The structure of the complex has been obtained by calculation of the minimum energy structure.

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。