论文部分内容阅读
在飞秒强激光场作用下,分子发生电离解离以及库仑爆炸。库仑爆炸产生的碎片离子动量分布中包含丰富的分子构型及电离解离信息,被广泛用于研究分子的电离解离以及分子的结构成像。本论文利用符合测量方法结合COLTRIMS仪器,实验上研究了飞秒激光作用下V型分子SO2和线性分子N2O的多(双)电离解离动力学过程,并利用库仑爆炸成像方法对分子成像,研究分子多电离过程中分子构型的变化。我们首先研究了SO2分子的库仑爆炸通道产率与光强的关系,发现由于三体解离中序列解离的存在,三体解离通道和对应的两体解离通道之间存在随光强变化的竞争关系,此外我们还观察到SO22+的解离产物O2+的存在,但其与通道SO22+→SO++O+并无随光强变化的竞争关系,结合SO22+势能曲面,认为通道S++O2+的产生可能来源于键角较小的结构。结合两种解离通道的角分布变化和总动能释放进一步研究表明,SO22+离子高激发态和低激发态分别来自于分子O-O轴和激光偏振方向呈180°与90°的电离,SO23+则相反,这表明V型分子SO2在激光场中存在两种准直方向。而线性分子N2O只沿着激光偏振方向在HOMO-1轨道上电离。进一步研究SO2和N2O分子高价三体库仑爆炸动力学过程,表明三体解离可通过序列解离和非序列解离发生,并采用库仑势近似模拟了两个分子的库仑爆炸动力学过程,表明碎片离子动量矢量夹角θcm与初始键长无关,只和键角有关,从而根据θcm分布重构出了分子解离前初始键角分布,结合各个通道的KER分布,重构出了键长分布。实验中SO2分子的O-O离子动量矢量夹角θcm的分布比库仑势近似模拟的θcm最小值更低,我们认为这可能是由于SO2分子V型结构的特殊电子布局使初始时刻的库仑爆炸是非库仑态的,而线性分子N2O不存在这种情况。重构结果显示,V型分子SO2的键角重构结果均为100°,这和中性分子的键角120°有一定差别,可能是电子布局对核运动有影响,用库仑近似模拟存在一定的误差,或者激光场使分子键发生弯曲,而键长随价态增加逐步拉伸。线性分子N2O各价态重构键角均为165°,键长同样随价态增加逐步拉伸,根据拉伸规律和激光脉冲持续时间,我们估算出两个分子在我们实验条件下电离过程中的键长拉伸速度和中性分子键长,RSO键约为4.3×103m/s,RNO键约为5×103m/s。SO2分子中性键长RSO为2?,比实际键长1.43?大的多,N2O中性分子RNO键为1.24?,和实际键长1.19?符合,说明SO2分子在三价之前的键长拉伸更加剧烈,表明SO2分子在低价时的分子构型演化是非库仑势的,而N2O分子的整个多电离过程的键长拉伸是沿库仑势平均移动的。