SU693222A1 - Способ исследовани вли ни внутренней энергии возбуждени ионов на сечение ионномолекул рных реакций - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к исследованию физико-химических процессов, происход щих в ионизованных газах, а точнее к исследованию вли ни  внутренней энергии ионов на сечение ионно-молекул рных реакций (ИМР). Наиоольшее распространение среди описанных способов исследовани  вли ни  внутренней энергии ионов на сечение ИМР получил метод фотоионизационной масс-спектрометрии , основанный на получении зависимости выхода вторичных, т. е. образующихс  в процессе ИМР, ионов от энергии фотонов (hV), генерирующих первичные ионы 1. Недостатком этого способа  влретс  то, что определ етс  - эффективное сечение ионно-молекул рных реакций, усредненное по всем .возможным при данной энергии фотона энерги ми возбуждени  первичных ионов: E,ih.-) ,. ;б (E6H)f(Ee«)dEBH(1) где (ЕВН) - сечение ИМР дл  первичных ио нов с энергией возбуждени  Е ЦЕвц) - функци  распределени  первичных ионов по внутренней энергии -возбуждени . Дл  извлечени  из экспериментальных данных информации, котора  непосредственно может быть использована дл  расчета практических систем, необходимо знать f(EsH), что требует дополнительных экспериментов. Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ фотоион-фотоэлектронных совпадений, используемый дл  исследовани  вли ни  внутренней энергии возбуждени  молекул рного иона на процессы его мономолекул рного, т. е. без участи  третьего тела, распада 2. В этом способе исследуемый газ ионизуетс  электромагнитным излучением, получаемые фотоэлектроны регистрируютс  фотоэлектрометронным спектрометром. Далее измер ютс  совпадени  во времени импульсов от фотоэлектронов и первичных ионов, образующихс  из молекул рных ионов в результате их мономолекул рного распада, (фотоионов )... ,.„. . (2) гдеABC - исходна  молекула; АВС иАВ -молекул рный и осколочный ионы (первичн1 е ионы ); t- фотоэлектроны; С - радикал. Измерени  обычно провод тс  при давлени х исследуемого газа пор дка 10 торр. При таких давлени х ионно-молекул рные реакции, т. е. реакции первичных ионов с молекулами (3) (например, молекулами исследуемого соединени ), дают малый вклад в наблюдаемый масс-спектр: АВС + ДКЬ АВСД% KL АВ + DKL ABLr+ DK Целью изобретени   вл етс  повышение точности и непосредственного получени  пр мой информации о зависимости сечени  ионно-молекул рных реакций от внутренней энергии возбуждени  ионов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в отличие от способа фотоион-фотоэлектронных совпадений, где измер ютс  совпадени  импульсов от фотоэлектронов и первичных ионов (2), в предлагаемом способе измер ютс  совпадени  импульсов от фотоэлектронов и вторичных ионов, образующихс  из первичных ионов после их участи  в реакци х 3. Кроме того, измерени  совпадений производ тс  при давлени х исследуемого соединени  пор дка -Юз торр, что приводит к резкому (в случае ИМР ионов молекулами того же газа - пропорциональному квадрату давлени  газа) увеличению числа вторичных ионов, образующихс  по реакции (3). Энерги  возбуждени  молекул рного иона (Е } определ етс  по кинетической энергии фотоэлектронов Екин. эд по формуле EtoVs h) - ПИ - Екмн.эл(4) где ПИ - потенциал ионизации исследуемого газа. Результаты исследовани  ИМР с участием молекул рного иона СНзСНО и нейтральной молекулы ацетальдегида + CHjCHO- CH CHOH CHjCO (5) следующие результаты получены на приборе совпадений. Дл  увеличени  давлени  исследуемого газа область масс-анализатора была отделена от остального объема вакуумноплотной диафрагмой. При увеличении внутренней энергии возбуждени  молекул рного иона отнощение приращени  скорости счета совпадений вторичного иона CHjCHOH с фотоэлектронами к приращению скорости счета электронов измен етс , что свидетельствует о зависимости выхода вторичного иона, а следовательно , и сечени  ИМР от величины внутренней энергии первичного иона CHj-CHO .

Внутренн   энерги  первичных гйолекуп рных ионов, эВ

О

3 4 5 6

Использование предлагаемого способа исследовани  вли ни  внутренней энергии ионов на сечение ИМР позвол ет непосредственно получать зависимость сечени  ИМР от внутренней энергии ионов в щироком диапазоне энергий возбуждени  ионов.

Дл  получени  аналогичной информации косвенным методом фотоионизационной массспектрометрии необходимо дл  каждой точки зависимости сечени  ИМР от энергии возбуждени  иона сн ть фотоэлектронный спектр, при соответствующей данной точке длине волны ионизующего излучени , что дает информацию о функции распределени  первичных ионов па внутренней энергии возбуждеНИН . Далее полученна  информаци  должна быть математически обработана, исход  из формулы (1).

Сечение И.МР.

1

ОД 0,4 0,15 0.3

Кроме того, дл  метода фотоионизационной масс-спектрометрии необходим сложный и дорогосто щий вакуумный монохроматор , а в предлагаемом методе может быть использован простой, монохроматичный источник ионизующего излучени .

Увеличение давлени  исследуемого газа с 10 до 10 торр и выще позвол ет на два пор дка увеличить скорость счета совпадений фотоэлектронов со вторичными ионами , что резко уменьщает врем , необходимое дл  проведени  эксперимента.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет получить пр мую более точную информацию без дополнительной обработки данных

Точность измерений при подобных исследовани х пропорциональна корню квадратному из количества сосчитанных совпадений. Поэтому полученное в результате повышени  давлени  увеличение скорости счета совпадений повысило точность измерений (при том же времени измерени ) примерно в 3 раза.

Получаемые с помощью этого способа данные необходимы дл  расчетов и решени  практических задач в области фотохимии, радиационной химии, плазмохимии и в других област х, имеющих дело с химическими реакци ми возбужденных ионов. Данные, получаемые этим способом, необходимы дл  проверки теорий ионно-молекул рных реакций .

Claims (2)

1. Способ исследовани  вли ни  внутренвен энерпйш возбуждени  ионов на сечение ионно-молекул рных реакций, включающий

ионизацию исследуемого газа электромагнитным излучением, регистрацию фотоэлектронов фотоэлектронным спектрометром, регистрацию ионов масс-спектрометром, и измерение совпадений фотоэлектронов и ионов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и непосредственного получени  пр мой информации, измер ют совпадени  фотоэлектронов со вторичными ионами. 2. Способ по п. 1, отличаюи ийс  тем, что, с целью сокращени  времени измерени , повышают давление исследуемого газа

0 до 10 -1СГЗ торр.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Акоп н М. Е. и др. Успехи фотоники, изд. ЛГУ, т. 2, с. 75, 1971.

2.Eland J. Intern. I. Mass Spectrom. Ion Phys. 8, 143-151, 1972 (прототип).