气相钨系化合物激光光谱与质谱研究

发布时间：2021-10-26 16:01

　　以钨原子为代表的过渡金属化合物,其电子自旋多重度高、自旋轨道相互作用强、电子态结构复杂,气相分子的光谱研究结果非常有限。本论文的主要工作是对钨原子化合物,即WO、WS、[W（CO）₆]⁺和[Re（CO）₆]⁺分子,开展激光光谱和质谱实验研究。一方面,通过高精度光谱得到分子常数,为理论计算提供基准数据,并帮助理解分子的化学成键特性和分子内部的相互作用;另一方面,通过气相原子分子的质谱实验,研究其化学反应动力学特性,为同族超重元素的单原子化学反应研究提供直接的数据参考。首先,我们自主设计并搭建了激光光谱与质谱实验平台,并对自由基分子的产生、分子束性质和质谱进行了测试。结果表明,气体放电等离子体可以有效的将激光溅射产生的大量金属原子团簇进行二次解离,变为更小的碎片离子,随后这些碎片产物与气体等离子体发生化学反应产生目标化合物自由基,超声射流冷却后,这些化合物自由基分子离子具有很低的振动和转动温度,非常适合激光光谱实验。另外,改进后的Wiley-Mclaren型飞行时间质谱仪对正负离子工作良好,质量分辨率好... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2.1双原子分子角动量耦合规则

气相钨系化合物激光光谱与质谱研究18后停止激发，此时所有离子都同时从共振状态回落，并且在检测板上形成一个衰减信号，即像电流（imagecurrent），被电学仪器放大和记录。得到的像电流包括了所有离子的时域信号，在经过傅立叶转换以后就可以获得一个完整的频率域谱，再通过离子的质荷比与共振频率的一一对应关系就可以方便地得到以质荷比为横坐标的质谱图。离子回旋共振质量分析器的特点是：灵敏度高、质量范围宽、速度快、性能可靠。2.2.2飞行时间质谱原理我们实验室的质谱分析器是基于飞行时间质量分析器原理建成的，下面主要介绍下飞行时间质谱仪的工作原理。图2.2线形飞行时间质谱仪装置示意图如图2.2所示，离子在脉冲和加速电场中获得动能：212E=mv（2.53）可知速度与动能的关系为2Evm=（2.54）由于在飞行时间质谱仪中，离子在大部分距离做匀速运动，时间与飞行距离d的关系为t=d/v，可以得出质量与飞行时间的关系如下:222Emtd=（2.55）上述例子说明对于特定动能E，质量小的离子有较大的末速度，质量大的离子有着较小的末速度，而实验中测量时间比测量速度容易的多，所以可以通过测量带

气相钨系化合物激光光谱与质谱研究20则质量与飞行时间的关系变为20(tt)mm=A（2.60）在实际离子飞行时间测量中，可以对上式作展开为如下：2mmm=At+Bt+C（2.61）由此可知，只要我们有三组以上已知的离子种类以及对应的飞行时间，就可以对方程进行拟合得到常数A、B和C，这样就可以完成对线形飞行时间质谱仪的标定，数据越多质量标定就越精确。2.2.3Wiley-McLaren型飞行时间谱仪下面介绍一种广泛应用且很常见的线形结构飞行时间质谱仪，即Wiley-Mclaren型飞行时间谱仪。该飞行时间质谱仪最早出现于1955年，是由美国布鲁克海文国家实验室的两名物理学家Wiley和McLaren提出并设计的[43]，后来出现的所有线形结构的飞行时间质谱仪都是在这个基础上改进和设计的[44-48]。下面是他们的谱仪结构示意图，它包括三部分，长度为s的离子形成区，长度为d的加速区，以及无场漂移区D，其对应电场强度分别为Es，Ed和0，可见该飞行时间谱仪为常见的双场型质谱仪。图2.3Wiley-McLaren型线形飞行时间质谱仪基本结构示意图[43]前面已经介绍过，飞行时间谱仪影响其分辨率的两个最重要因素是离子的初始位置分布和初始动能分布，所以电场设计的时候需要在空间上和速度上进行聚焦，从而达到高的时间（即质量）分辨的效果。

【参考文献】：
期刊论文
[1]时间分辨原子发射光谱诊断脉冲放电气体束等离子体[J]. 程晓伟,李煜璠,赵冬梅,马新文,杨杰.  原子核物理评论. 2016(01)

博士论文
[1]若干自由基的高分辨激光光谱研究[D]. 张德萍.中国科学技术大学 2017



本文编号：3459793