搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

355 nm激光光电离甲醛飞行时间质谱的研究

王燕 姚志 冯春雷 刘佳宏 丁洪斌

引用本文:
Citation:

355 nm激光光电离甲醛飞行时间质谱的研究

王燕, 姚志, 冯春雷, 刘佳宏, 丁洪斌

355 nm laser photoionization of formaldehyde time-of-flight mass spectroscopic study

Wang Yan, Yao Zhi, Feng Chun-Lei, Liu Jia-Hong, Ding Hong-Bin
PDF
导出引用
  • 利用脉宽为5 ns脉冲Nd: YAG 355 nm激光在功率密度为10111012 W/cm2条件下实现了甲醛含水团簇多光子电离, 并用飞行时间质谱对其电离产物和电离过程进行了研究. 实验中观测到了甲醛的质子化团簇系列 (CH2O)nH+(n=14), 甲醛的去质子化团簇系列(CH2O)nCHO+ (n=13), 以及两个起源于H2CO去质子和质子化的含水团簇系列HCO+(H2O)n(n=1,3,5)和H3CO+(H2O)n(n=1,3,5), 并对其中的一些团簇结构构型进行了猜测. 研究在不同的激光功率密度下甲醛团簇质谱峰的变换情况, 当激光密度达到9.3 1011 W/cm2, 开始出现CH2O和H2O本体及其光致碎片的信号, 但对应的各质量峰没有明显地分辨开, 而是以包络的形式出现, 这是激光电离产生高能离子释放的一种表现, 提出认等离子体动力学鞘层加速机制(模型)来解释高能离子形成的物理机制.
    Multiphoton ionization of formaldehyde hydrated clusters is studied by time-of-flight mass spectrometry using 5 ns, 355 nm Nd: YAG laser beam with a power intensity of 10111012 W/cm2. The main products including protonated formaldehyde cluster series (CH2O)nH+(n=1-4), deprotonated formaldehyde clusters series (CH2O)nCHO+ (n=1-3, and two series based on molecules originating from H2CO ( the deprotonated and protonated forms ), H3CO+(H2O)n(n=1, 3, 5) and HCO+(H2O)n(n=1,3,5) are observed, and the simple structures are gave for some clusters. The transformation of formaldehyde mass peak is studied in different laser power density conditions. We find the ion peaks of formaldehyde monomer and water molecle ar a laser intensity of about 9.3 1011 W/cm2. Those mass peaks exist in envelope form and cannot be resolved under our experiment condition. The simple dynamic plasma sheath accelerating model is proposed to explain the physical mechanism of the envelope phenomenon.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 10875023)、辽宁省科学基金(批准号: 20082168)、教育部科技重点项目(批准号: 108034)和教育部博士点基金(批准号: 20081411040)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10875023), the Science Foundation of Liaoning Province, China (Grant No. 20082168), the Research Foundation for Ministry of Education, China (Grant No. 108034), and the Specilized Research Found for the Doctoral Progrom of Higher Education of China (Grant No. 200801411040).
    [1]

    Purnell J, Snyder E M, Wei S, Castleman Jr A W 1994 Chem. Phys. Lett. 229 333339

    [2]

    Lin J Q, Zhang J, Li Y J, Chen L M, Lü T Z, Teng H 2001 Acta Phys. Sin. 50 457 (in Chinese) [林景全, 张杰, 李英骏, 陈黎明, 吕铁铮, 腾浩 2001 物理学报 50 457]

    [3]

    Gao L R , Ji N, Xiong Z J, Tang X P, Kong F A 2003 Chin. Sci. Bull. 48 1290 (in Chinese) [高丽蓉, 吉娜, 熊轶嘉, 唐晓萍, 孔繁敖 2003 科学通报 48 1290]

    [4]

    Wu C Y, Ren H Z, Liu T T, Ma R, Yang H, Jiang H B, Gong Q H 2002 J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys. 35 2575

    [5]

    Kim S K, Pedersen S, Zewail A H 1995 J. Chem. Phys. 103 477

    [6]

    Buzza S A, Snyder E M, Card D A, Folmer D E, Castleman Jr A W 1996 J. Chem. Phys. 105 7425

    [7]

    Buzza S A, Snyder E M, Castleman Jr A W 1996 J. Chem. Phys. 104 5040

    [8]

    Li S H, Wang C, Liu J S, Wang X X, Zhu P P, Li R X, Ni G Q, Xu Z Z 2005 Chin. Phys. 12 215

    [9]

    Zuckerman B, Buhl D, Palmer P, Snyder L E 1970 Astrophys. J. 160 485

    [10]

    Jeffrey G M, Jeremy D, Karl M M, Christian H 2008 Astrophys. J 673 832.

    [11]

    Woon D E 2002 Astrophys. J. 569 541

    [12]

    Bone L I, Garrett M A 1976 J. Phys. Chem. 64 3892

    [13]

    Fukunaga H, Morokuma K 1993 J. Phys. Chem. 97 59

    [14]

    Mihesan C, Lebrun N, Ziskind M, Chazallon B, Focsa C, Destombes J L 2004 Surf. Sci. 566-568 650

    [15]

    Johnston R L 2002 Atomic and Molecular Clusters (London: Taylor and Francis) pp1–81

    [16]

    Kroto H W, Heath J R, O’Brien S C, Curl R F, Smalley R E 1985 Nature 318 162

    [17]

    Posthumus J 2001 Molecules and Clusters in Intense Laser Fields (New York: Cambridge University Press) pp84—112

    [18]

    Liu J H,Wang L P, Xiao Q M, Yao Z, Ding H 2010 Plasma Chem. Plasma Process 30 349

    [19]

    Ditmire T, Donnelly T, Rubenchik A M, Falcone R W, Perry M D 1996 Phys. Rev. A 53 3379

    [20]

    Ma Y Y, Chang W W, Yin Y, Cao L H, Yue Z W 2002 Chin. J. High Pressure Phys. 16 147 (in Chinese) [马燕云, 常文蔚, 银燕, 曹莉华, 岳宗五 2002 高压物理学报 16 147]

    [21]

    Wang W G, Li H Y, Niu D M, Wen L H, Zhang N Z 2008 Chem. Phys. 352 111

    [22]

    Niu D M, Li H Y, Wang W G, Xiao X, Luo X L, Zhang N Z, Hou K Y 2008 Mol. Phys. 106 1389

    [23]

    Luo X L, Kong X L, Niu D M, Qu H B, Li H Y 2005 Acta Phys. Sin. 54 606 (in Chinese) [罗晓琳, 孔祥蕾, 牛冬梅, 渠洪波, 李海洋 2005 物理学报 54 606]

    [24]

    Niu D M, Li H Y, Liang F, Wen L H, Luo X L, Wang B, Hou K Y, Zhang X Y 2005 Chem. Phys. Lett. 403 218

    [25]

    Kong X L, Luo X L, Niu D M, Zhang X Y, Kan R F, Li H Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 1340 (in Chinese) [孔祥蕾, 罗晓琳, 牛冬梅, 张先, 阚瑞峰, 李海洋 2004 物理学报 53 1340]

    [26]

    Xiao X, Li H Y, Luo X L, Niu D M, Wen L H, Wang B, Liang F, Hou K Y, Dong C, Shao S Y 2006 Acta Phys. Sin. 55 661 (in Chinese) [肖雪, 李海洋, 罗晓琳, 牛冬梅, 温丽华, 王宾, 梁峰, 侯可勇, 董璨, 邵士勇 2006 物理学报 55 661]

    [27]

    McLaughlin W L, Dong C Y, Soares C G, Miller A, van Dyk G, Lewis D F 1991 Nucl. Instr. Meth. A 302 165

    [28]

    Cartwright B G, Shirk E K, Price P B 1978 Nucl. Instr. Meth. 315 457

  • [1]

    Purnell J, Snyder E M, Wei S, Castleman Jr A W 1994 Chem. Phys. Lett. 229 333339

    [2]

    Lin J Q, Zhang J, Li Y J, Chen L M, Lü T Z, Teng H 2001 Acta Phys. Sin. 50 457 (in Chinese) [林景全, 张杰, 李英骏, 陈黎明, 吕铁铮, 腾浩 2001 物理学报 50 457]

    [3]

    Gao L R , Ji N, Xiong Z J, Tang X P, Kong F A 2003 Chin. Sci. Bull. 48 1290 (in Chinese) [高丽蓉, 吉娜, 熊轶嘉, 唐晓萍, 孔繁敖 2003 科学通报 48 1290]

    [4]

    Wu C Y, Ren H Z, Liu T T, Ma R, Yang H, Jiang H B, Gong Q H 2002 J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys. 35 2575

    [5]

    Kim S K, Pedersen S, Zewail A H 1995 J. Chem. Phys. 103 477

    [6]

    Buzza S A, Snyder E M, Card D A, Folmer D E, Castleman Jr A W 1996 J. Chem. Phys. 105 7425

    [7]

    Buzza S A, Snyder E M, Castleman Jr A W 1996 J. Chem. Phys. 104 5040

    [8]

    Li S H, Wang C, Liu J S, Wang X X, Zhu P P, Li R X, Ni G Q, Xu Z Z 2005 Chin. Phys. 12 215

    [9]

    Zuckerman B, Buhl D, Palmer P, Snyder L E 1970 Astrophys. J. 160 485

    [10]

    Jeffrey G M, Jeremy D, Karl M M, Christian H 2008 Astrophys. J 673 832.

    [11]

    Woon D E 2002 Astrophys. J. 569 541

    [12]

    Bone L I, Garrett M A 1976 J. Phys. Chem. 64 3892

    [13]

    Fukunaga H, Morokuma K 1993 J. Phys. Chem. 97 59

    [14]

    Mihesan C, Lebrun N, Ziskind M, Chazallon B, Focsa C, Destombes J L 2004 Surf. Sci. 566-568 650

    [15]

    Johnston R L 2002 Atomic and Molecular Clusters (London: Taylor and Francis) pp1–81

    [16]

    Kroto H W, Heath J R, O’Brien S C, Curl R F, Smalley R E 1985 Nature 318 162

    [17]

    Posthumus J 2001 Molecules and Clusters in Intense Laser Fields (New York: Cambridge University Press) pp84—112

    [18]

    Liu J H,Wang L P, Xiao Q M, Yao Z, Ding H 2010 Plasma Chem. Plasma Process 30 349

    [19]

    Ditmire T, Donnelly T, Rubenchik A M, Falcone R W, Perry M D 1996 Phys. Rev. A 53 3379

    [20]

    Ma Y Y, Chang W W, Yin Y, Cao L H, Yue Z W 2002 Chin. J. High Pressure Phys. 16 147 (in Chinese) [马燕云, 常文蔚, 银燕, 曹莉华, 岳宗五 2002 高压物理学报 16 147]

    [21]

    Wang W G, Li H Y, Niu D M, Wen L H, Zhang N Z 2008 Chem. Phys. 352 111

    [22]

    Niu D M, Li H Y, Wang W G, Xiao X, Luo X L, Zhang N Z, Hou K Y 2008 Mol. Phys. 106 1389

    [23]

    Luo X L, Kong X L, Niu D M, Qu H B, Li H Y 2005 Acta Phys. Sin. 54 606 (in Chinese) [罗晓琳, 孔祥蕾, 牛冬梅, 渠洪波, 李海洋 2005 物理学报 54 606]

    [24]

    Niu D M, Li H Y, Liang F, Wen L H, Luo X L, Wang B, Hou K Y, Zhang X Y 2005 Chem. Phys. Lett. 403 218

    [25]

    Kong X L, Luo X L, Niu D M, Zhang X Y, Kan R F, Li H Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 1340 (in Chinese) [孔祥蕾, 罗晓琳, 牛冬梅, 张先, 阚瑞峰, 李海洋 2004 物理学报 53 1340]

    [26]

    Xiao X, Li H Y, Luo X L, Niu D M, Wen L H, Wang B, Liang F, Hou K Y, Dong C, Shao S Y 2006 Acta Phys. Sin. 55 661 (in Chinese) [肖雪, 李海洋, 罗晓琳, 牛冬梅, 温丽华, 王宾, 梁峰, 侯可勇, 董璨, 邵士勇 2006 物理学报 55 661]

    [27]

    McLaughlin W L, Dong C Y, Soares C G, Miller A, van Dyk G, Lewis D F 1991 Nucl. Instr. Meth. A 302 165

    [28]

    Cartwright B G, Shirk E K, Price P B 1978 Nucl. Instr. Meth. 315 457

  • [1] 张国英, 焦兴强, 刘业舒, 张安国, 孟春雪. 缺陷与掺杂共存的黑磷烯甲醛传感行为的电子理论. 物理学报, 2020, 69(23): 237101. doi: 10.7498/aps.69.20200990
    [2] 颜逸辉, 刘玉柱, 丁鹏飞, 尹文怡. 利用速度成像技术研究碘乙烷多光子电离解离动力学. 物理学报, 2018, 67(20): 203301. doi: 10.7498/aps.67.20181468
    [3] 沈环, 胡春龙, 邓绪兰. 超短脉冲激光场中间二氯苯的激发态动力学. 物理学报, 2017, 66(15): 157801. doi: 10.7498/aps.66.157801
    [4] 王花, 陈琼, 王文广, 厚美瑛. 颗粒气体团簇行为实验研究. 物理学报, 2016, 65(1): 014502. doi: 10.7498/aps.65.014502
    [5] 王雪松, 王国光, 李海英, 王连元, 刘丽, 郭雪馨, 王晗, 廉红伟. Yb-In2O3纳米管的制备及其对甲醛的优异气敏性能. 物理学报, 2016, 65(3): 036802. doi: 10.7498/aps.65.036802
    [6] 刘玉柱, 肖韶荣, 王俊锋, 何仲福, 邱学军, Gregor Knopp. 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. 物理学报, 2016, 65(11): 113301. doi: 10.7498/aps.65.113301
    [7] 刘玉柱, 陈云云, 郑改革, 金峰, Gregor Knopp. 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. 物理学报, 2016, 65(5): 053302. doi: 10.7498/aps.65.053302
    [8] 曲丕丞, 王卫国, 赵无垛, 张桂秋, 李海洋. 电离效率对激光电离团簇的高价离子产物的影响. 物理学报, 2012, 61(18): 182101. doi: 10.7498/aps.61.182101
    [9] 元晋鹏, 姬中华, 杨艳, 张洪山, 赵延霆, 马杰, 汪丽蓉, 肖连团, 贾锁堂. 飞行时间质谱探测磁光阱中超冷分子离子的实验研究. 物理学报, 2012, 61(18): 183301. doi: 10.7498/aps.61.183301
    [10] 张丽娟, 胡慧芳, 王志勇, 魏燕, 贾金凤. 硼掺杂单壁碳纳米管吸附甲醛的电子结构和光学性能研究. 物理学报, 2010, 59(1): 527-531. doi: 10.7498/aps.59.527
    [11] 杨 明, 刘建胜, 蔡 懿, 王文涛, 王 成, 倪国权, 李儒新, 徐至展. 低密度大尺寸团簇形成的诊断研究. 物理学报, 2008, 57(1): 176-180. doi: 10.7498/aps.57.176
    [12] 姚关心, 汪小丽, 杜传梅, 李慧敏, 张先燚, 郑贤锋, 季学韩, 崔执凤. 丙酮分子的共振增强多光子电离解离过程的实验研究. 物理学报, 2006, 55(5): 2210-2214. doi: 10.7498/aps.55.2210
    [13] 肖 雪, 李海洋, 罗晓琳, 牛冬梅, 温丽华, 王 宾, 梁 峰, 侯可勇, 董 璨, 邵士勇. 纳秒强激光中丙酮团簇增强的多价电离现象. 物理学报, 2006, 55(2): 661-666. doi: 10.7498/aps.55.661
    [14] 袁勇波, 刘玉真, 邓开明, 杨金龙. SiN团簇光电子能谱的指认. 物理学报, 2006, 55(9): 4496-4500. doi: 10.7498/aps.55.4496
    [15] 罗晓琳, 孔祥蕾, 牛冬梅, 渠洪波, 李海洋. 团簇增强的纳秒激光电离产生Xez+(z≤20)高价离子. 物理学报, 2005, 54(2): 606-611. doi: 10.7498/aps.54.606
    [16] 肖 雪, 李海洋, 罗晓琳, 牛冬梅, 温丽华, 王 宾, 梁 峰, 侯可勇, 张娜珍. CS2团簇增强的激光多价电离现象的质谱研究. 物理学报, 2005, 54(11): 5098-5103. doi: 10.7498/aps.54.5098
    [17] 朱频频, 刘建胜, 徐至展. Ar原子团簇与飞秒强激光相互作用产生的高能离子计算. 物理学报, 2004, 53(3): 803-807. doi: 10.7498/aps.53.803
    [18] 何春龙, 王 锋, 李家明. 团簇红外吸收谱的理论研究. 物理学报, 2003, 52(8): 1911-1915. doi: 10.7498/aps.52.1911
    [19] 胡正发, 王振亚, 孔祥蕾, 张先燚, 李海洋, 周士康, 王娟, 武国华, 盛六四, 张允武. 甲胺分子的同步辐射光电离解离质谱. 物理学报, 2002, 51(2): 235-239. doi: 10.7498/aps.51.235
    [20] 刘建胜, 李儒新, 朱频频, 徐至展, 刘晶儒. 大尺寸团簇在超短超强激光场中的动力学行为. 物理学报, 2001, 50(6): 1121-1127. doi: 10.7498/aps.50.1121
计量
  • 文章访问数:  4093
  • PDF下载量:  358
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-01-18
  • 修回日期:  2011-03-15
  • 刊出日期:  2012-01-05

355 nm激光光电离甲醛飞行时间质谱的研究

  • 1. 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室, 大连理工大学物理与光电工程学院, 大连 116024;
  • 2. 大连民族学院理学院, 大连 116024
    基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 10875023)、辽宁省科学基金(批准号: 20082168)、教育部科技重点项目(批准号: 108034)和教育部博士点基金(批准号: 20081411040)资助的课题.

摘要: 利用脉宽为5 ns脉冲Nd: YAG 355 nm激光在功率密度为10111012 W/cm2条件下实现了甲醛含水团簇多光子电离, 并用飞行时间质谱对其电离产物和电离过程进行了研究. 实验中观测到了甲醛的质子化团簇系列 (CH2O)nH+(n=14), 甲醛的去质子化团簇系列(CH2O)nCHO+ (n=13), 以及两个起源于H2CO去质子和质子化的含水团簇系列HCO+(H2O)n(n=1,3,5)和H3CO+(H2O)n(n=1,3,5), 并对其中的一些团簇结构构型进行了猜测. 研究在不同的激光功率密度下甲醛团簇质谱峰的变换情况, 当激光密度达到9.3 1011 W/cm2, 开始出现CH2O和H2O本体及其光致碎片的信号, 但对应的各质量峰没有明显地分辨开, 而是以包络的形式出现, 这是激光电离产生高能离子释放的一种表现, 提出认等离子体动力学鞘层加速机制(模型)来解释高能离子形成的物理机制.

English Abstract

参考文献 (28)

目录

    /

    返回文章
    返回