WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 22 А.Н. Завилопуло, Ф.Ф. Чипев, О.Б. Шпеник Ион, Данные Таблицы NIST [1] Данные работы [15] Наши данные работы [13] (рекомендованные данные) ион/первичСвязь ный атом энергия энергия потенциал потенциал потенциал энергия потенциал энергия или связи диссоциации ионизации ионизации ионизации появления ионизации появления молекула -Er, eV ED, eV Ei, eV Ei, eV Ei, eV Eap, eV Ei, eV Eap, eV Ar+/Ar - - - 15.76 (Ar) 15.7± 0.05 15.759± 0.001 (Ar) - 15.75± 0.25 Kr+/Kr - - - 13.996 (Kr) 13.99± 0.02 13.99961 ± 0.00001(Kr) 14.00± 0.O+/O2 - 5.12 12.077 (O2) 12.07± 0.02 12.0697± 0.0002 (O2) - 12.07 ± 0.25 O+/O2 O-O - 13.618 (O) - 13.6181 (O) 18.69 ± 0.04 - 18.45± 0.N+/N2 - 9.76 15.580 (N2) 15.52± 0.05 15.581± 0.008 (N2) - 15.54 ± 0.25 N+/N2 N-N - 14.534 (N) - 14.5341 (N) 24.32 ± 0.03 24.21± 0.H2O+/H2O 5.12 - 12.614 (H2O) - 12.621 ± 0.002 (H2O) - 12.58 ± 0.25 H+/H2O H-OH 6.11 - 13.5985 (H) - 13.5984 (H) 16.95 ± 0.05 - 16.51± 0.OH+/H2/H2O OH-H 6.31 - 13.18 (OH) - 13.017± 0.0002 (OH) 18.115 ± 0.008 - 18.32± 0.O+/H2O O-H2 5.00 - 13.618 (O) - 13.6181 (O) 19.00 ± 0.2 - 18.78± 0.H+/H2O H2- O 5.00 - 15.4261 (H2) - 15.42593 ± 0.00005(H2) 20.7 ± 0.4 - 21.05 ± 0.CO+/CO2 5.45 - 13.79 (CO2) - 13.777± 0.001 (CO2) - 13.79 ± 0.25 C+/CO2 C-O2 10.9 - 11.26 (C) - 11.2603 (C) 22.7± 0.2 - 23.8 ± 0.CO+/CO2 CO-O 5.45 - 14.014 (CO) - 14.014± 0.0003 (CO) 19.42± 0.075 - 19.38± 0.O+/CO2 O-CO 5.45 - 13.618 (O) - 13.6181 (O) 19.05± 0.05 - 19.05± 0. Наши данные. Eap = Ei + ED — потенциал появления, где Ei — потенциал ионизации атома или молекулы, ED — энергия диссоциации молекулы (или энергия связи).

число атомов в молекуле: для двухатомной молекулы электронов E вблизи порога подгоняется к некоторой (рис. 2) наблюдается довольно резкий подъем от порога функциональной зависимости F(E) вида (см. таблицу), а для трехатомных (рис. 3, 4) —пологий рост. b при энергии электронов E < Eap, Для точного определения потенциалов ионизации моF(B) = (3) лекул (или атомов) и энергии появления ионных фраг- b + c(E - Eap)p ментов при диссоциативной ионизации мы использовали при энергии электронов E > Eap.

методику, разработанную и предложенную в работах группы Т. Мерка [9,13]. Анализируя формулу (3), видим, что подгонка функСуть методики подгонки заключается в следую- циональной зависимости F(E) осуществляется по чещем. Экспериментально измеренная зависимость сече- тырем параметрам: фоновому сигналу b (отсутствие ния ионизации от величины энергии ионизирующих ионов на выходе МС), энергии появления ионного Рис. 3. Пороговые участки относительного сечения ионизации Рис. 4. Пороговые участки относительного сечения ионизации молекулы воды и ионов фрагментов, образованных в про- молекулы двуокиси углерода и ионов фрагментов, образованцессе ее диссоциациативной ионизации электронным ударом. ных в процессе ее диссоциациативной ионизации электронным Ион H+: 1 — Eap = 16.00, 2 — 16.95, 3 — 18.70 eV; ион O+: ударом. Ион C+: 1 — Eap = 22.70, 2 — 27.8 eV.

4 — Eap = 19.00 eV.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. Ионизация молекул азота, кислорода, воды и двуокиси углерода электронным ударом... фрагмента Eap, коэффициенту пропорциональности c и является наличие различных каналов протекания пропоказателю экспоненты p в пороговом законе Ванье [10] цесса диссоциации для случая однократной ионизации атомов. Алгоритм e + H2O H+ + OH + 2e (Eap = 16.95 eV), подгонки реализован специальной компьютерной программой, которая позволяет получать с большим числом H+ + OH- + e (Eap = 16.00 eV), итераций все четыре параметра, учитывая величины их H+ + OH(X2P) +2e (Eap = 18.70 eV), стандартных отклонений.

H+ + O + 2e (Eap = 20.70 eV), Аппаратная функция распределения электронов по энергиям в наших расчетах считалась свободным паHO+ + H + 2e (Eap = 18.11 eV), раметром, который, как указывалось выше (см. (1)), O+ + H2 + 2e (Eap = 19.00 eV), можно аппроксимировать распределением Гаусса с центром в искомой точке Eap и полушириной E. В этом O+ + 2H + 2e (Eap = 26.80 eV). (6) случае функция подгонки F(E) является сверткой с распределением электронов по энергиям, т. е. функцией Как видим, ионы H+ могут образовываться по трем вида каналам при различных энергиях Eap, ионы O+ —по двум каналам и только ионы H+ и HO+ образуются при + (E-Eap)одной пороговой энергии. Отметим подобие порогового 2 E P(E) = e- b + c(E - Eap)p dE. (4) поведения энергетических зависимостей появления иона кислорода при диссоциативной ионизации молекул кислорода и воды (рис. 2, 3). Они имеют очень медленный Эта процедура также позволяла получить информа(затянутый) рост сечения с ростом энергии ионизируюцию о реальной полуширине энергетического разброса щих электронов.

электронов по энергиям.

Представленные на рис. 4 результаты для молекулы В таблице представлены значения порогов сечений двуокиси углерода в общих чертах схожи с результатами прямой и диссоциативной ионизации для ионов молекул, для молекулы воды. Правда, здесь только для ионов определенные с использованием описанного выше алгоуглерода имеются два канала их образования (см. также ритма подгонки, и проводится сопоставление с данными два последних процесса в (6)):

из работ [1,9,15]. Проанализируем представленные на рис. 2-4 и в таблице результаты. Обращает на себя вниe + CO2 C+ + O2 + 2e (Eap = 22.70 eV), мание различие в пороговом поведении сечения выхода фрагментов в результате диссоциативной ионизации (2).

C+ + 2O + 2e (Eap = 27.80 eV ). (7) Так, для двухатомной молекулы кислорода (рис. 2) наблюдается более резкое возрастание сечения выхоЭти каналы определяют поведение энергетической да фрагмента (O+) относительно сечения ионизации зависимости — пологий рост подобно аналогичной завиматеринской молекулы O2. Такое поведение, вероятно, симости O+/O2 иO+/H2O для иона кислорода (рис. 2, 3).

связано с тем, что другой фрагмент диссоциации может Важным фактором, влияющим на пороговое повенаходиться либо в состоянии нейтрального атома, либо дение образования иона-фрагмента, является величив состоянии отрицательного иона, т. е.

на энергии разрыва соответствующей связи молекулы.

Особенно четко это можно проследить для молекулы e + O2 O+ + O + 2e (Eap = 18.69 eV), двуокиси углерода. Как видно из таблицы, наибольшая величина энергии разрыва связи (10.9 eV) для случая O+ + O- + e (Eap = 17.25 eV). (5) диссоциативной ионизации приходится как раз для приведенной выше реакции (7).

Здесь и далее в (6), (7) в скобках указаны энергии появления фрагментов диссоциативной ионизации из Полученные нами данные по относительным сечениям работы [1], которые определены с наименьшей погреш- выхода положительных ионов при прямой ионизации ностью. На энергетической зависимости сечения обра- материнской молекулы и фрагментов при диссоциазования иона O+ (рис. 2) наблюдается отклонение от тивной ионизации дают качественную информацию об монотонности в области энергий E = 17.25 и 18.69 eV, исследуемых процессах. Как указывалось нами выше, что, по-видимому, свидетельствует о сложности проте- для получения абсолютных сечений кроме информации кания процесса диссоциативной ионизации. Повышение о количестве молекул, принявших участие в процессе монокинетичности электронов позволит лучше исследо- столкновения, необходимо учитывать угловое распредевать такое пороговое поведение. ление образованных ионов-фрагментов. Анализ кинемаДля трехатомных молекул воды и двуокиси углерода тики столкновения в процессах диссоциативной иони(рис. 3, 4) нами измерены энергетические зависимости зации достаточно сложный: за счет различия в долях сечений образования фрагментов диссоциативной иони- полученной кинетической энергии угловое распределезации. Как видим, они имеют существенно различное ние дочерних ионов может существенно изменять их пороговое поведение. Одной из возможных причин этого траекторию. Особенно остро эта проблема стоит при Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 24 А.Н. Завилопуло, Ф.Ф. Чипев, О.Б. Шпеник масс-спектрометрических исследованиях, когда необхо- [14] Lofihus A., Krupenie P.M. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1977.

Vol. 6. P. 113–117.

дим учет целого комплекса факторов (см. раздел „Экспе[15] Радциг А.А., Смирнов Б.М. Справочник по атомной и римент“). Поэтому для получения абсолютных сечений молекулярной физике. М.: Атомиздат, 1980.

ионизации необходима постановка специальных экспе[16] Zhukov A.I., Zavilopulo A.N., Shpenik O.B. et al. // J. Phys. B.

риментов аналогично проведенным нами в работе [16].

1990. Vol. 23. N 3. P. 2373S–2381S.

Выводы 1. Впервые примененный нами монопольный массспектрометр MX7304A благодаря высокой чувствительности обладает достаточной точностью для проведения экспериментов вблизи энергетических порогов процессов как прямой, так и диссоциативной ионизации молекул.

2. По измеренным пороговым зависимостям определены энергии появления ионов-фрагментов материнской молекулы.

3. Немонотонность сечения образования ионов-фрагментов в широком интервале пороговых энергий в определенной степени связывается с многоканальностью протекания процесса диссоциативной ионизации молекулы.

Авторы выражают искреннюю благодарность Е.Ю. Ремете и Е.Э. Контрошу за полезные дискуссии. Особая благодарность за полезные советы и консультации В.А. Суркову, ведущему конструктору НИИЭлЭМ АО „SELMI“ (Сумы).

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке CRDF (Grant Award UP2-2118).

Список литературы [1] Mallard G., Linstrom P.J. // NIST Standard Reference Database. 2000. Vol. 69. http://www.webbook.nist.gov [2] Полякова Г.Н., Физгеер Б.М., Ерко В.Ф. // Химия выс.

энергий. 1977. Т. 11. № 3. С. 214–217.

[3] Завилопуло А.Н., Снегурский А.В., Контрош Е.Э. и др. // Письма в ЖТФ. 1996. Т. 22. Вып. 1. С. 3–6.

[4] Snegursky A.V., Zavilopulo A.N., Chipev F.F. et al. // Rad.

Phys. and Chem. 2003. Vol. 68. N 1/2. P. 291–294.

[5] Завилопуло А.Н., Снегурский А.В. // Вакуумные технологии и оборудование / Под ред. В.И. Лапшина, В.М. Шулаева. Харьков, 2002. С. 16–19.

[6] Завилопуло А.Н., Снегурский А.В. // Письма в ЖТФ. 2002.

Т. 28. С. 68–74.

[7] Zavilopulo A.N., Chipev F.F., Shpenik O.B. // Program and

Abstract

EMS’2003. Praga, 2003. P. 200-201.

[8] Монопольный масс-спектрометр MX-7304A. Описание и инструкция по эксплуатации. SELMI. Сумы, 2002.

[9] Fiegele T., Hanel G., Torres I. et al. // J. Phys. B. 2000. Vol. 33.

P. 4263–4288.

[10] Wannier G.H. // Phys. Rev. 1953. Vol. 90. P. 817–825.

[11] Klar H.Z. // Phys. 1982. Vol. A307. P. 75–79.

[12] Mrk T.D. // Electr.-Molec. Interact. 1984. Vol. 116. P. 2456– 2463.

[13] Hanel G., Gstir B., Fiegele T. et al. // J. Chem. Phys. 2002.

Vol. 116. P. 2456–2463.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.