以鎢原子為代表的過渡金屬化合物,其電子自旋多重度高、自旋軌道相互作用強(qiáng)、電子態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,氣相分子的光譜研究結(jié)果非常有限。本論文的主要工作是對(duì)鎢原子化合物,即WO、WS、[W（CO）₆]⁺和[Re（CO）₆]⁺分子,開展激光光譜和質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)研究。一方面,通過高精度光譜得到分子常數(shù),為理論計(jì)算提供基準(zhǔn)數(shù)據(jù),并幫助理解分子的化學(xué)成鍵特性和分子內(nèi)部的相互作用;另一方面,通過氣相原子分子的質(zhì)譜實(shí)驗(yàn),研究其化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性,為同族超重元素的單原子化學(xué)反應(yīng)研究提供直接的數(shù)據(jù)參考。首先,我們自主設(shè)計(jì)并搭建了激光光譜與質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)自由基分子的產(chǎn)生、分子束性質(zhì)和質(zhì)譜進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,氣體放電等離子體可以有效的將激光濺射產(chǎn)生的大量金屬原子團(tuán)簇進(jìn)行二次解離,變?yōu)楦〉乃槠x子,隨后這些碎片產(chǎn)物與氣體等離子體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生目標(biāo)化合物自由基,超聲射流冷卻后,這些化合物自由基分子離子具有很低的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)溫度,非常適合激光光譜實(shí)驗(yàn)。另外,改進(jìn)后的Wiley-Mclaren型飛行時(shí)間質(zhì)譜儀對(duì)正負(fù)離子工作良好,質(zhì)量分辨率好... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖2.1雙原子分子角動(dòng)量耦合規(guī)則

氣相鎢系化合物激光光譜與質(zhì)譜研究18后停止激發(fā)，此時(shí)所有離子都同時(shí)從共振狀態(tài)回落，并且在檢測(cè)板上形成一個(gè)衰減信號(hào)，即像電流（imagecurrent），被電學(xué)儀器放大和記錄。得到的像電流包括了所有離子的時(shí)域信號(hào)，在經(jīng)過傅立葉轉(zhuǎn)換以后就可以獲得一個(gè)完整的頻率域譜，再通過離子的質(zhì)荷比與共振頻率的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系就可以方便地得到以質(zhì)荷比為橫坐標(biāo)的質(zhì)譜圖。離子回旋共振質(zhì)量分析器的特點(diǎn)是：靈敏度高、質(zhì)量范圍寬、速度快、性能可靠。2.2.2飛行時(shí)間質(zhì)譜原理我們實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)譜分析器是基于飛行時(shí)間質(zhì)量分析器原理建成的，下面主要介紹下飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的工作原理。圖2.2線形飛行時(shí)間質(zhì)譜儀裝置示意圖如圖2.2所示，離子在脈沖和加速電場(chǎng)中獲得動(dòng)能：212E=mv（2.53）可知速度與動(dòng)能的關(guān)系為2Evm=（2.54）由于在飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中，離子在大部分距離做勻速運(yùn)動(dòng)，時(shí)間與飛行距離d的關(guān)系為t=d/v，可以得出質(zhì)量與飛行時(shí)間的關(guān)系如下:222Emtd=（2.55）上述例子說明對(duì)于特定動(dòng)能E，質(zhì)量小的離子有較大的末速度，質(zhì)量大的離子有著較小的末速度，而實(shí)驗(yàn)中測(cè)量時(shí)間比測(cè)量速度容易的多，所以可以通過測(cè)量帶

氣相鎢系化合物激光光譜與質(zhì)譜研究20則質(zhì)量與飛行時(shí)間的關(guān)系變?yōu)?0(tt)mm=A（2.60）在實(shí)際離子飛行時(shí)間測(cè)量中，可以對(duì)上式作展開為如下：2mmm=At+Bt+C（2.61）由此可知，只要我們有三組以上已知的離子種類以及對(duì)應(yīng)的飛行時(shí)間，就可以對(duì)方程進(jìn)行擬合得到常數(shù)A、B和C，這樣就可以完成對(duì)線形飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的標(biāo)定，數(shù)據(jù)越多質(zhì)量標(biāo)定就越精確。2.2.3Wiley-McLaren型飛行時(shí)間譜儀下面介紹一種廣泛應(yīng)用且很常見的線形結(jié)構(gòu)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，即Wiley-Mclaren型飛行時(shí)間譜儀。該飛行時(shí)間質(zhì)譜儀最早出現(xiàn)于1955年，是由美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的兩名物理學(xué)家Wiley和McLaren提出并設(shè)計(jì)的[43]，后來出現(xiàn)的所有線形結(jié)構(gòu)的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀都是在這個(gè)基礎(chǔ)上改進(jìn)和設(shè)計(jì)的[44-48]。下面是他們的譜儀結(jié)構(gòu)示意圖，它包括三部分，長(zhǎng)度為s的離子形成區(qū)，長(zhǎng)度為d的加速區(qū)，以及無場(chǎng)漂移區(qū)D，其對(duì)應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度分別為Es，Ed和0，可見該飛行時(shí)間譜儀為常見的雙場(chǎng)型質(zhì)譜儀。圖2.3Wiley-McLaren型線形飛行時(shí)間質(zhì)譜儀基本結(jié)構(gòu)示意圖[43]前面已經(jīng)介紹過，飛行時(shí)間譜儀影響其分辨率的兩個(gè)最重要因素是離子的初始位置分布和初始動(dòng)能分布，所以電場(chǎng)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要在空間上和速度上進(jìn)行聚焦，從而達(dá)到高的時(shí)間（即質(zhì)量）分辨的效果。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]時(shí)間分辨原子發(fā)射光譜診斷脈沖放電氣體束等離子體[J]. 程曉偉,李煜璠,趙冬梅,馬新文,楊杰.  原子核物理評(píng)論. 2016(01)

博士論文
[1]若干自由基的高分辨激光光譜研究[D]. 張德萍.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3459793