Transcript 4.研究内容1 - 国家同步辐射实验室

国家同步辐射实验室
原子分子物理线站简介
刘
付
轶
2014-11-12
1
提 纲
1. 基本原理
2. 性能指标
3. 实验装置
4. 研究内容
2
1.基本原理
 利用波荡器提供的8－124 eV真空紫外辐射光，
研究气相原子、分子、自由基、团簇、气溶胶、
纳米粒子的光电离和光离解过程。
 测量光电离产生的(阈值)电子、(正/负)离子、
以及符合/成像等。
3
实验方法
1. 同步辐射光电离质谱
2. 光吸收谱
3. 真空紫外多价光电离谱
4. 正、负离子对谱
5. 阈值光电子-离子符合谱/成像
4
2.性能指标
能量范围
8-124 eV
能量分辨
3000 (E/E)
光通量
2×1012 phs/s@ 15 eV,
300 mA
样品处光斑
0.5×0.8 mm2
质谱范围
10—1000
质谱分辨
1000
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3.实验装置1
1. 分子束光电离质谱装置
配有超声分子束、直管式、反射式飞行
时间质谱等，可开展气相、液相、固相
（加热蒸发）样品的研究。
优点：高分辨、能量调谐
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3.实验装置2
2. 气溶胶光电离质谱、烟雾箱反应器系统
包括气相产物灵敏检测（如GC-MS）、气溶胶粒子选择器/计时器等。
优点：产物的实时、在线测量
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恒温箱：2.5 x 2 x 2.8 m3（长x宽x高）
烟雾箱：1.5 x 1 x 2.0 m3（长x宽x高）
气溶胶质谱
恒温箱
粒径测量
进样过滤
烟
雾
箱
反
应
器
紫外灯
产物分析
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3.实验装置3
3. 气相自由基反应装置
配有光解激光器、反应流动管、
脉冲Laval喷嘴（反应温度：
50—300 K）等。
优点：能量分辨 ~ 10 meV
时间分辨 ~ uS
异构体分辨
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特 点
通用性：测量所有原子、分子反应
多元性：能同时探测所有物种
选择性：分析异构体
反应温度：300 – 1000 K
Laval喷嘴：30 – 300 K
时间分辨：uS
速率常数变化宽：-- 四个量级
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光电离效率曲线
不同产物的时间演变
曲线(相同光 子能量)
不同光子能量下时间
演变曲线(相同产物)
时间分辨反应: C3H3+ C3H3 →
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3.实验装置4
4. 多极光电离吸收装置
配有三对电极同时收集光电子光离子，光电流~pA量级，
样品压力~20 Torr。
测量原子分子的真空紫外光电离截面、光吸收截面，
对燃烧爆炸化学、天体化学中的模拟非常重要。
测量的离子强度不代表中性物质的强度！
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4.研究内容1
1.真空紫外光谱：利用质量分辨阈值电离、多价电离质谱、
正负离子对光电离谱、阈值光电子-光离子的符合/成像技术等，
研究原子分子、自由基、团簇的光电离解离动力学、能级结构等。
氟原子基态、激发态的相对浓度
Ar原子的MATI谱
Science, 2007, 317: 1061
Rev Sci Instrum, 2007, 78: 043104
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4.研究内容1
1.真空紫外光谱
CHCl3负离子光电离效率谱
PCCP, 2012, 14: 6433
CHF2Cl的二价光电离谱
J Elec Spec Ral Phen, 2009,173: 24
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4.研究内容1
阈值光电子-离子符合/成像装置
与中科大刘世林研究组合作
Rev Sci Instrum, 2009, 80: 113101
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4.研究内容2
2. 气溶胶化学：研究大气有机气溶胶(如多环芳烃、燃烧
炭黑等)质谱和非均相反应，掌握大气颗粒物形成、演变机理，
为减低大气环境污染提供依据。
OH + 异戊二烯、苯的光氧化过程
Anal Chem, 2011, 83: 9024
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4.研究内容3
3. 自由基反应动力学：研究大气化学、燃烧爆炸
化学、星际化学中重要自由基反应的速率常数和反应机理等，
为监测和减少大气污染提供科学依据。
时间分辨
异构分辨
35
H Cl
35
Cl Cl
35
37
Cl Cl
37
C2Cl4 + hv --> Cl
Cl + C2H5OH --> HCl
35
Ion intensity (Arb. Unit)
Ion intensity (Arb unit)
(CClO)2 + hv (266 nm)
Cl + Cl --> Cl2
37
H Cl
37
Cl Cl
68
70
72
Mass (m/e)
74
35
76
Prog Chem, 2012, 24: 2097
36
37
Mass (m/e)
38
39
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4.研究内容4
4. 生物、有机分子光化学： 研究氨基酸、核酸碱基、
有机分子等团簇及其水合物的真空紫外光化学过程和稳定性，
了解天体中生物的可能起源等。
缬氨酸的光电离解离
乙醇的选择性电离解离
Eur JMS,2011,17: 101
JPCA,2013,2014,118: 7096
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