CH_3I分子308nm激光多光子电离碎裂机制研究

"CH_3I分子多光子电离和碎裂的机理研究" 本文深入探讨了CH_3I（甲碘烷）分子在308纳米激光作用下的多光子电离质谱现象。实验中，研究人员测量了I~+和CH_3I~+离子的产率，这些离子的生成与样品气体压强和激光脉冲能量密切相关。在308纳米波长，CH_3I分子表现出两种不同的碎裂机制。 多光子电离是一种高度敏感且选择性强的分子研究技术，近年来在科学研究中得到广泛应用。在这个过程中，分子吸收多个光子后发生电离，生成离子碎片。根据离子产生的机理，通常可以分为三种主要模式： 1. 中性碎片电离模式：中性分子在吸收光子后形成中间共振态，随后分解或预离解，再吸收额外光子电离为离子。 2. 母体离子碎裂模式：分子首先通过多光子吸收形成母体离子，然后母体离子自身碎裂生成离子碎片。 3. 自由离子爬梯模式：分子通过多光子吸收进入电离势以上的高激发态，随后离解电离为各种离子。 在CH_3I分子的情况下，当激光波长处于250000cm^-1至2000cm^-1的光谱区域时，它遵循(B)类碎裂模式，即母体离子碎裂模式。然而，当波长超过32500cm^-1时，该分子转而遵循(A)类碎裂模式，即中性碎片电离模式。实验中使用308纳米的XeCl准分子激光器，这使得CH_3I分子处于这两种模式之间的过渡区域，因此可以观察到两种碎裂机制并存的现象。 实验装置包括激光光源、分子束装置以及信号探测和处理系统。激光光源为308纳米的XeCl准分子激光器，具有高重复频率（5Hz）、窄脉冲宽度（10ns）和可调单脉冲能量（最高40mJ）。分子束真空室由高真空度（10^-7 torr）的涡轮分子泵抽空，确保了良好的实验条件。激光束通过一系列透镜聚焦到电离室中心，与垂直射入的分子束相交，从而实现精确的相互作用。 通过这种实验设计，研究人员能够详细分析CH_3I分子在308纳米激光激发下的电离和碎裂过程，揭示了分子在不同能量和压强条件下可能的电离途径，为理解多光子电离过程中的动力学和碎片生成提供了宝贵的数据。这些发现对于理解分子在高能光子作用下的行为，以及在化学反应、物理过程和生物系统中的应用具有重要意义。