1 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710028
2 上海交通大学四川研究院，四川 成都 610200
基于羟基标记示踪速度测量技术，研究了基于该技术中激光光解水产生的OH-进行温度测量的双色平面激光诱导荧光（PLIF）方法和荧光强度测温方法，进而开发了一种新的速度、温度同时测量技术，并在电加热流场及超燃冲压发动机流场进行了测量验证。在室温至900 K的温度范围内，与热电偶温度测量结果比，基于光解OH-的双色PLIF温度测量的平均标准偏差为12.1 K，基于光解OH-荧光强度的温度测量最大偏差为16.8 K，速度测量不确定度在1%以内。在超燃冲压发动机流场中，利用CARS温度测量数据作为温度测量标定点，获得了标记线上温度、速度的同时测量结果，其中所得温度与CARS温度测量结果的最大偏差为44 K。
测量 速度温度同时测量 羟基示踪 光解离 激光诊断 光学学报
2023, 43(17): 1712001
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 南开大学化学学院, 元素有机化学国家重点实验室, 天津 300071
3 安徽师范大学物理与电子信息学院, 安徽 芜湖 241000
光解离光谱在气相离子结构及动力学研究中发挥着重要的作用。 这种方法非常灵活, 可在实验室中利用不同种类的激光器及质谱仪的结合来开展相应的研究。 但也存在一些问题, 例如, 自动化水平低, 费时, 长时间的操作容易引入人为错误, 使实验结果的可信度降低。 为解决此类问题, 该工作开发了一套可用于光谱自动采集和分析的程序AutoMS。 该程序包含: (1)AutoSpecMS用于在无需改变原仪器配套的商业化操作软件的前提下, 实现多台商业激光器及一台商业高分辨FT-ICR质谱仪的集成, 只需要预设参数即可自动获取action光谱; (2)AutoDataMS用于实验数据的分析, 可以通过一维、 二维或三维图示的方法来展示光解离质谱和光谱等。 为验证改程序的可行性, 针对tetraphenylpyrrin(四苯基卟啉, TPP), tetra(4-carboxypyryl)porphyrin(四对羧基苯基卟啉, TCPP)以及tetra(4-aminophenyl)porphyrin(四对氨基苯基卟啉, TCPP)三种卟啉衍生物分别开展了相应的实验。 使用光解离光谱自动采集程序采集了TPP, TCPP和TAPP在210~700 nm波段的紫外-可见光解离光谱。 同时获得了相关光解离碎片离子的单通道光谱, 有利于用户对所研究体系的解离机理及解离动力学等方面开展深入的分析探讨。 光解离质谱可观察到目标离子在特定波长激光照射下的具体解离碎片, 与光解离光谱相结合, 可以更好地帮助研究者理解离子在特定波段内的光解离行为。 使用AutoDataMS可分别获得样品的2D及3D光解离质谱-光谱, 增强了结果的可视化, 使研究者更方便地获得光谱中的相关信息。 对数据进行进一步分析可看出, 不同的取代基对紫外可见光谱的吸收产生了差异明显的影响。 此外通过AutoDataMS程序的功能扩展, 还实现了对质子化TPP在500~650 nm波段内各离子的相关度分析, 加深了对实验数据的理解。 由此可见该方法及程序具有较好的扩展性和实用性, 并可以为其他相关的工作提供很好的参考。
光解离光谱 数据采集 FT-ICR质谱仪 卟啉衍生物 Photodissociation spectroscopy Data collection FT-ICR mass spectrometer Porphyrin derivatives 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2325
1 常州大学 数理学院 电子科学与技术系, 江苏 常州 213164
2 中科院安徽光学精密机械研究所 环境光谱研究室, 合肥 230031
为研究α-蒎稀的光电离解离机制, 采用同步辐射光电离质谱, 在7.9~15.5 eV能量范围内研究了α-蒎稀的紫外光电离解离, 对α-蒎稀的电离解离能及其碎片离子的出现势进行了理论分析.实验测得光电离效率曲线, 从光电离效率曲线中获得α-蒎稀C10H16的电离能和碎片离子C9H+13, C7H+10, C3H+6 及CHH+3的出现势.用Gaussian 03理论方法计算了C10H16和主要的光解离碎片的总能量, 用高级能量计算方法计算了C10H16的电离能和部分碎片离子的出现势及主要的解离通道的离解能.根据实验和理论计算结果, 分析了产生碎片离子的主要的解离通道.分析表明实验测得的结果与理论计算提出的C10H16的光解离通道获得的解离能符合得较好.
α-蒎稀 光电离 光离解 离子出现势 同步辐射 α-Pinene Photoionization Photodissociation Appearance energy of ions Synchrotron radiation
1 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室, 天津 300072
2 天津大学环境科学与工程学院, 天津 300072
实现火焰反应区和不同中间组分的在线二维瞬态成像, 在湍流燃烧的基础研究中具有十分重要的意义。 用Nd∶YAG激光器的5倍频输出(2128 nm)作为光源, 通过激光光解诱导荧光技术在甲烷/空气预混火焰中, 成功实现了火焰反应区的瞬态成像, 并首次采用该技术实现了CH3的在线瞬态成像测量。 分析了该方法同其他荧光标示物在反应区二维瞬态成像方法的优势, 并研究了火焰燃烧过程中其他燃烧中间产物和不同燃空比对CH3单脉冲成像的影响, 讨论了现有条件下该技术的应用范围。 根据实验结果, 在燃空比Φ=12的条件下, 在反应区我们获得了信噪比约为8的单脉冲成像, 分析火焰中CH3的单脉冲成像结果可知火焰燃空比在10～14之间时, 或者火焰中CH3的浓度大于93×1015 molecules·cm-3信噪比较好。 该项技术在动力机械及其他研究领域的应用有十分重要的参考价值。Using Laser Photodissociation-Induced Fluorescence
激光光解 荧光 成像 反应区 甲基 Laser photodissociation Imaging Fluorescence Reaction zone Methyl radical 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1799
1 华中农业大学理学院, 湖北 武汉 430070
2 华中农业大学应用物理研究所, 湖北 武汉 430070
3 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北 武汉 430071
基于飞秒光电子影像技术与飞行时间质谱,对氯丙烯(C3H5Cl)在200、 400、800 nm飞秒脉冲下的光电离/解离机理进行了研究。结果表明:C3H5Cl的光电离/解离机理与激光波长存在依赖关系。 在短波长200 nm, 母体分子C3H5Cl以双光子电离为主要通道,其他的碎片离子则来源于C3H5Cl+的解离;当波长 向长波方向变化,如800 nm时, C3H5Cl中间态的解离开始占主导地位,碎片离子的信号也相应增强。 光电子能谱进一步证实了在400 nm和800 nm存在来源于中性碎片的光电子,这些中性碎片是由C3H5Cl的 中间态直接解离产生的。这意味着在400 nm和800 nm母体分子可能被激发到寿命较短的中间解离态,解离产 生中性碎片,使光解离过程在长波段扮演重要角色。
光谱学 光电离/解离 光电子影像 飞行时间质谱 氯丙烯 飞秒激光 spectroscopy photoionization/photodissociation photoelectron imaging time-of-flight mass spectroscopy allyl chloride femtosecond laser
1 南京信息工程大学物理与光电工程学院, 江苏 南京 210044
2 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏 南京 210044
3 河南师范大学物理与电子工程学院, 河南 新乡 453007
已有实验得到了氟利昂F-113(C2F3Cl3)在800 nm飞秒激光脉冲作用下的飞行时间质谱图。计算了质谱图中各峰所占比例，分析了检测到的离子碎片，发现了C2F3Cl+3解离的三个主要通道。计算了各通道发生解离的能量差值和质谱图中主要离子中氯同位素的丰度比，所测丰度比接近大自然中氯同位素的丰度比3.13。利用程序 Gaussian 09在B3LYP/6-311G++(d,p)基组水平上优化得到了C2F3Cl3光解离过程中主要离子的稳定构型，计算其频率及能量，获得了红外光谱和各构型的单点能。对B3LYP/6-31G++(d,p)基组水平上得到的C2F3Cl3和C2F3Cl+3稳定构型进行势能面扫描，发现C2F3Cl+3中的C—C(1-2)、C—Cl(2-3)键活性强于C—Cl(1-5)和C—F(1-7，1-8，2-6)键，易断键解离，在质谱图中形成最强或较强的峰，该结果与实验得到的飞行时间质谱图相吻合。
光谱学 氟利昂 光解离 臭氧空洞 飞行时间质谱 激光与光电子学进展
2016, 53(9): 093002
1 昆明学院物理科学与技术系, 云南 昆明 650031
2 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
利用离子速度成像方法对碘代直链烷烃和环烷烃分子在267 nm下的光解断键机理进行了研究。 实验分析了激发态I*(5p2P1/2)和基态I(5p2P3/2)的离子影像, 得到其对应速度、角度分布的各向异性参数β值和相对量子产率ф(I)和ф(I*)。实验发现碘代直链烷烃和环烷烃分子 在吸收一个267nm 的光子后，都发生快速的C-I断键，直接解离生成激发态I*和基态I原子。与碘代直链烷烃相比，碘代环烷烃分子具有明显不同的角度分布特征， 碘代环烷烃分子基态的β值大于激发态。并且随着α碳原子上所取代的烷基变重, ф(I*)有变小的趋势。
光解动力学 碘代烷烃 离子速度成像 共振增强多光子电离 相对量子产率 photodissociation dynamics alkyl iodides velocity map ion imaging resonance-enhanced multiphoton ionization relative quantum yields
把固体染料激光器工作介质激射寿命的概念推广到液体染料激光器中,同时提出了一种针对液体激光染料激射寿命的双激光光路测试方法。该方法使用波长为532 nm的Nd:YAG脉冲激光器作为抽运光来模拟染料激光器中的抽运条件,用波长相同的低功率连续激光作为监测染料分子在抽运光作用下失效速率的手段。利用半导体制冷器件,PID温控仪和水浴槽实现了液体染料的恒温控制。测量了激光平均功率密度从6.3×103～2.2×104 W/m2变化范围内R6G染料乙醇溶液的激射寿命。实验结果表明,染料的激射寿命与抽运光功率密度成反比,比例系数可以解释为染料分解一半时,分子单位吸收截面上累积的辐照能量。用该系数表征染料的激射寿命特征更具有普遍意义。
激光器 光致分解 激射寿命 激光染料 荧光光谱
利用飞行时间质谱仪在超声射流冷却条件下探讨了532 nm激光作用下CH3I分子的多光子电离(MPI)解离过程和机制,得到了分子的飞行时间质谱,质谱中包含较强的I+、CH3+离子信号和较弱的CH3I+、CHn+(n≤2)、C+、H+离子信号.不同激光能量下的质谱信号在排布上相似,但在强度上有差别.在532 nm激光作用下CH3I分子的多光子电离包括两个过程:一是CH3I分子由双光子激发到A带解离,生成I原子和CH3基团,然后再吸收光子实现中性碎片电离;另一通道是CH3I分子由三光子共振激发到里德堡C态,处于激发态的母体分子继续吸收两个光子电离形成母体离子,碎片离子可由母体离子解离形成.
多光子电离 光解 碘甲烷 飞行时间质谱 multiphoton ionization photodissociation methyl iodide time-of-flight mass spectrum 原子与分子物理学报
2007, 24(3): 605
研制了十焦耳级重复频率光抽运XeF(C-A)激光器装置,该装置主要由激光器单元和XeF2供气单元两部分构成。激光器气室长167 cm,高20 cm,宽13 cm,输出口径5 cm×5 cm。抽运方式为双向光抽运,激光谐振腔采用平凹腔,腔长210 cm,输出耦合10%。XeF2供气单元可向激光器提供XeF2浓度为(0.6～1.2)×1017 cm-3的激光混合气体。完成了一系列重复频率激光实验,激光器已实现0.2～1 Hz的重复频率运行,首脉冲最大能量已达到18.7 J,激光脉宽约1 μs,总转换效率达到2.5‰。
激光技术 XeF(C-A)激光 光抽运 光解离
