用于低能量电子与液体表面碰撞研究的时间延迟飞行时间质谱仪

发布时间：2020-07-22 02:08

【摘要】：当前,电子诱导或驱动的化学反应是人们研究的热点。液体及液体表面是发生化学反应的重要场所,但是在液体及其表面发生的电子诱导的化学反应却鲜为人知。我们搭建了一台用于低能量电子与液体表面碰撞研究的时间延迟飞行时间质谱仪。该装置主要包括脉冲的低能电子枪、微孔喷射(microjet)产生的液束、直线型飞行时间质谱、离子探测器。用此装置研究发生在液体及其表面的电子碰撞电离解离反应及电子诱导的化学反应。我们在质谱系统的真空挡板的漏勺(skimmer)上施加负的脉冲电压,将产生的正离子引出,通过改变此脉冲电压相对电子枪脉冲电压的相对延迟时间,来鉴别在表面产生的正离子碎片。通过气相乙醇实验来验证该实验方法的可行性。通过和气相乙醇实验的对比,我们发现在液相乙醇实验中得到的质谱峰较宽,这主要是由于分子的蒸发及扩散造成的,还可能存在较多的离子-分子反应。通过时间延迟飞行时间质谱,我们发现在液体乙醇表面产生的离子主要是碳氢化合物离子,这与乙醇液体表面分子的取向有关,也就是说在乙醇的液体表面CH3-CH2-朝外。这与和频光谱、分子动力学模拟等实验和理论计算得到的结论是一致的。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH843
【图文】：

１．３．邋２液束的基本性质逡逑１．液束及其表面的不同区域逡逑可以将从微孔喷射出来的液束分为三个区域［２６】，如图１．２所示逡逑１１１逦＞逦＼邋NB、／逡逑〖■Ｉ逦－逡逑＜逦￣逦１＾邋Ｉ逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图１．２液束周围的不同区域Ｉ：半径为ｒ。的液芯（ｌｉｑｕｉｄ邋ｃｏｒｅ），邋ＩＩ：气相区（ｖａｐｏｒ－ｐｈａｓｅ逡逑ｒｅｇｉｍｅ）（人邋Ｓ邋ｒｎ邋），ＩＩＩ：自由分子流区（ｆｒｅｅ邋ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｆｌｏｗ邋ｆｉｅｌｄ）（人》ｒｍ）邋［２６］逡逑４逡逑

图１．４邋（ａ）衍射图样（ｂ）强度分布，实线、虚线为别为测量、计算得到的强度分布ｌ？］逡逑

电子－分子碰撞时，若电子的能量不发生改变，这一过程称为弹性散射；如逡逑果电子的部分动能转化为分子的动能或内能，称为非弹性散射。电子与分子ＡＢ逡逑碰撞时，随电子能量的不同，其相互作用过程可用图１．５表示［３９】。其中Ｅ0为初始电逡逑子能量，ＮＤ为中性解离，即分子解离为中性自由基；ＤＤ为耦极解离，即分子解逡逑离为离子对；ＤＩ为电离解离；ＤＥＡ为电子贴附解离；若生成ＡＢ＋，则为电子碰撞逡逑电离（如图１．５中的过程４）；不同过程的截面随电子能量的改变而改变，如图１．６逡逑所示。若电子能量低于靶分子的电离阈值（大部分分子的电离阈在１０ｅＶ左右），逡逑电子贴附解离的截面较大；当电子能量高于靶分子的电离阈时，可能发生中性解逡逑离、电离解离、电离及耦极解离，但是发生耦极解离电子能量一般要高于１５邋ｅＶ，逡逑因为Ａ－Ｂ键解离要克服两离子对之间的库伦引力［３９］。逡逑我们实验中初始电子能量在２０邋ｅＶ左右，高于靶分子（乙醇分子）的电离阈逡逑值（１０．４８ｅＶ）

【参考文献】

相关博士学位论文 前1条

1 吴斌;低能电子贴附分子解离的负离子速度成像装置研制及其应用研究[D];中国科学技术大学;2012年

本文编号：2765159