Dubbeljonisering av reaktiva intermediärer

Abstract

Jonisering av molekyler har flera tillämpningar och kan bidra till kunskap om bindningsenergier samt jonernas livstider. Ozon (O3) och cyanoacetylen (HC3N) spelar båda en viktig fysikalisk och biologisk roll i jordens atmosfär och interstellära gasmoln. Den experimentella uppställningen bestod av en ljuskälla som utsände fotoner till en målgas. Ljuskällorna som användes var en heliumlampa för XUV-fotoner och synkrotronstrålning för röntgenfotoner. Fotonerna joniserade målgasen, och de resulterande elektronerna och jonerna analyserades genom flygtidsdetektion i separata flygrör. Utifrån flygtiden beräknades bindningsenergier och jonernas massor. Resultaten gav ett enkeljoniseringsspektrum för O3 som stämde överens med tidigare studier, förutom en energiförskjutning i dissociationen O3 −−→ O++O2 från 14,7 till ungefär 19 eV. Mer precisa teoretiska beräkningar krävs för att förklara avvikelsen. Det tidigare okända dubbeljoniseringsspektrumet (DI-spektrumet) för O3 visade vertikala dubbeljoniseringsenergier (DIE) på 35,5, 36,6, 38,0, 39,4, 46,8, 49,2, 51,2 och 52,7 eV. Enkeljoniseringsspektrumet för HC3N visade en mängd olika dissociationsvägar. Vissa detekterade fragment, så som HN+ joner, tyder på atomförflyttning innan dissociationen. DI-spektrumet för HC3N visade vertikala DIE på 32,2, 35,0, 37,1 och 38,0 eV. De erhållna DI-spektrumen ger inblick i tidigare odokumenterade DIE och fragmenteringsvägar för de reaktiva intermediärerna. // The ionisation of molecules has many applications, and gives insight into properties such as binding energies and ionic lifetimes. Ozone (O3) and cyanoacetylene (HC3N) both carry physical and biological significance due to their presence in gas compositions of terrestrial atmospheres and interstellar clouds. The experimental setup consisted of a light source that fired photons at a target gas. The light sources used were a helium discharge lamp for XUV photons and synchrotron radiation for X-ray photons. The photons ionised the target gas and the resulting electrons and ions were sent through flight tubes, whereafter they were detected and their times of flight registered. From this, the electron binding energies and ion masses were derived and plotted. The results showed a single ionisation spectrum for O3 in agreement with previous studies apart from an energy shift in the O3 −−→ O+ + O2 dissociation pathway from 14.7 to around 19 eV. More precise theoretical calculations are required to explain the discrepancy. The previously unmeasured double ionisation spectrum (DI spectrum) for O3 showed vertical double ionisation energies (DIE) at 35.5, 36.6, 38.0, 39.4, 46.8, 49.2, 51.2 and 52.7 eV. The single ionization spectrum for HC3N showed a multitude of dissociation pathways. Certain detected fragments implied atomic migration before dissociating, such as the presence of HN+ ions. The DI spectrum for HC3N showed vertical DIE at 32.2, 35.0, 37.1 and 38.0 eV. The acquired DI spectra gives insight into previously undocumented DIE and fragmentation pathways for the reactive intermediaries.