飞秒激光场中溴乙烷分子的电离解离过程研究

【摘要】：近年来,激光与分子的相互作用一直是人们高度关注的研究课题,当激光强度达到1013～1015W/cm2时,分子体系中的电子态会与激光发生耦合作用,从而改变分子原本的势能面,在这过程中会伴随不同的物理现象,例如：多光子电离、阈上电离、场致电离、高次谐波的产生以及库仑爆炸等等。由于多原子分子体系的解离过程非常复杂,人们常将卤代烷烃在飞秒光场下的动力学过程作为研究样本去衡量其他多原子分子的光解离动力学过程。在本论文中,我们利用三维直流切片离子成像技术研究了溴乙烷与飞秒激光相互作用发生解离电离和库仑爆炸的过程。具体研究工作如下：1.我们获得了溴乙烷分子在不同光场强度下的飞行时间质谱,发现了C-Br键,C-C键,C-H键的断裂顺序与光场强度的依赖关系,并简要分析了高价离子的形成原因。2.我们利用三维切片离子成像技术研究了溴乙烷分子在800 nm、72 fs激光场中的库仑爆炸和多光子解离电离过程,获得了C-Br键,C-C键以及C-H键断裂主要产物H2+, CH3+, C2H5+, Br+, CH2Br+和C2H3Br+的切片成像图；通过计算这些碎片离子的动能分布和角分布参数,判断了不同碎片产物的解离通道,并研究了主要解离产物库仑爆炸通道的前驱态寿命。3.我们研究了特殊解离通道H2/H2+的消除过程,利用从头计算法模拟了在多光子解离机制与库仑爆炸机制作用下H2/H2+消除通道的反应路径,发现前者属于异步协同消除机制,后者属于同步协同消除机制。 【关键词】：飞秒激光 切片成像技术 多光子解离 库仑爆炸 从头计算 光致消除
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O561.4
【目录】：

• 内容摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 分子在飞秒光场下的解离电离机制11-19
• 1.1.1 飞秒强光场中的光电离11-16
• 1.1.2 飞秒强光场中的光解离16-19
• 1.2 分子在光场中的消除反应机制19-21
• 1.3 论文创新点及主要工作21-23
• 参考文献23-27
• 第二章 离子探测技术简述27-39
• 2.1 飞行时间质谱技术27-29
• 2.2 离子探测技术29
• 2.3 二维离子探测技术29-31
• 2.3.1 离子成像技术(Ion imaging)29-30
• 2.3.2 离子速度成像技术(Ion velocity mapping imaging)30-31
• 2.4 三维离子探测技术31-36
• 2.4.1 三维直流切片成像技术(Dc-slice imaging)31-34
• 2.4.2 协同动量成像技术(Coincidence momentum imaging)34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 参考文献37-39
• 第三章 三维直流切片离子成像装置39-45
• 3.1 实验装置概述39-43
• 3.1.1 飞秒激光系统39-40
• 3.1.2 真空系统40
• 3.1.3 分子束与进样系统40-41
• 3.1.4 离子透镜系统41-42
• 3.1.5 信号探测、数据采集与记录系统42
• 3.1.6 同步时序控制系统42-43
• 3.2 本章小结43-44
• 参考文献44-45
• 第四章 溴乙烷在飞秒光场下的电离解离与库仑爆炸45-64
• 4.1 引言45-46
• 4.2 飞行时间质谱结果分析与讨论46-49
• 4.3 切片成像实验结果分析与讨论49-59
• 4.3.1 溴乙烷分子的多光子解离电离过程51-53
• 4.3.2 溴乙烷分子的库仑爆炸过程53-56
• 4.3.3 从头计算法对H_2/H_2~+消除通道的模拟56-59
• 4.4 本章小结59-61
• 参考文献61-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 硕士在学期间发表的论文66-67
• 致谢67

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