溴丙烷及甲基吲哚的质量分辨零动能光谱研究

【摘要】：零动能光谱学是研究分子离子态的一种新的高分辨光谱方法。该方法始于上世纪80年代中期，90年代进一步发展为质量分辨的零动能光谱，也称为质量分辨的阈值电离(MATI)光谱。该方法具有非常高的分辨率，与传统的光电子谱相比较提高了近千倍。零动能光谱方法在分子、自由基、过渡态和团簇等领域得到了广泛的应用，为物理、化学、生物等领域提供了大量可靠的数据，已成为研究离子态的一种有效手段。 本文介绍了零动能光谱学的基本原理和发展概况，并利用该方法研究了多种有机分子的离子态光谱，主要研究内容如下： 1、利用共振增强多光子电离技术研究了间二甲苯分子的激发态光谱，得到该分子的第一激发能为36951±2cm~(-1)。利用从头计算法和密度泛函方法的计算结果标识了光谱的振动谱线，并详细地分析了激发态的振动结构。重点研究了甲基在苯环上的取代对间二甲苯分子能量和振动模的影响。 利用从头计算法研究了对二甲苯分子的激发态光谱和MATI光谱，并对它们进行了光谱标识和振动结构分析，给出了电离势及各个态的结构参数和振动频率。 2、利用双色双光子MATI光谱技术研究了5—甲基吲哚和3—甲基吲哚的光谱。获得了两种分子高精度的电离势，分别为61696±5和60679±5cm~(-1)。利用理论计算对离子振动光谱进行了赋值。详细地分析了在吡咯环上的甲基取代与在苯环上的甲基取代效应对分子电离势和振动结构的不同影响。 3、利用单色双光子MATI光谱技术研究了正溴丙烷经过中间解离态的离子态光谱。通过实验获得了高精度的绝热电离势为82257±5cm~(-1)，并得知自旋轨道分裂为2566cm~(-1)。在研究中我们进行了理论计算，用B3LYP方法在6-311++G(3d，3p)水平下得到的电离势值为82251cm~(-1)，这和实验值相当吻合。在实验中我们还观察到了一些活性振动。通过对光谱的分析，我们还对正溴丙烷解离过程做了一些探讨。 4、用单色光双光子MATI光谱技术研究了异溴丙烷离子基态的特性。获得