丙酮分子在355nm激光作用下的异构化过程.PDFVIP

第 19卷 第 2期 原 子 核 物 理 评 论 Vo1．19，No．2 2002年 6月 NuclearPhysicsReview June，2002 文章编号 ：1007—4627(2002)02--ol88一o4 丙酮分子在 355nm激光作用下的异构化过程 胡 湛 ，金 明星，刘 航 ，丁大军 (吉林大学原子与分子物理研究所 ，吉林 长春 130023) 摘 要 ：阐述 了在 355nm 激光作用下超声分子束 中丙酮分子 的两种异构化过程 ，其 中一种为此 实 验条件 下首次观测到 的丙酮到丙烯醇的异构．对两种异构化反应分别给 出了过程描述 ．使用氘代 丙 酮对异构产物 的可能性进行 了验证．并通过 中间产物 的实验结果进一步说 明异构过程． 关 键 词 ：丙酮 ；异构化 ；反射式飞行时 间质谱 中图分 类号 ：O561．4 文献标识码 ：A 1 引言 行时 间质谱仪系统 、气源 系统和数据采集 系统 ，其 示意 图如 图 1． 异构化过程是 自然 界 中广泛存在 的一种单分子 化学反应过程．反应分子 自身结构发生 改变 ，生成 的产物分子在化学组分上与反应分子相 同，而结构 不同，因此会具有不 同的化学性质．一个 典型 的例 子是视紫质．视紫质是人 眼产生视觉 的一种重要物 质 ，其产生视觉 的光化学过程就是一种光致异构化 过程L1]．关于有机小分子 的异构化反应及其动力学 过程研究很多L2 ]．丙酮是工业生产及科 学研 究 中 广泛使用的一种化学物质 ，丙酮分子是最简单 的酮 类分子 ，是相 当大小 的此类 型分子 的一个代表 ，因 此 ，丙酮分子本身及其 同份异构体 的异构化过程研 究得到了广泛关注．Zhang等L7使用 电子束轰击 的 方法观测 到 了丙酮 到 1～丙烯一2一羟基 的异 构．Ma— jumder等L8]在 355nm 多光子电离解 离实验 中也观 测到并证 明了这一异构过程 的发生．而相反 的异构 过程 ，即从 l_丙烯一2一羟基分子 到丙酮分子 的异构 ， 图 1 实验系统示意 图 也在 Osterheld等Lg的红外多光子解离实验 中被观 测到．Bobylev等L1。]报道 了在宏观体 系中从环氧丙 激 光 器 系 统 为 Quanta-RayNd” ：YAG 激 光 烷到丙烯醇 的异构过程． 器 ，重 复频率为 10Hz，输 出脉 宽大约 6ns．其输 出 本文使用 355 nm 激光与脉冲超声分子束 中的 光 的三倍频 (355nm)经过焦距为 25cm 的聚焦透镜 丙酮分子相互作用 ，通过其飞行时间质谱 ，并结合 聚焦后被引入反射式飞行时间质谱仪 ，聚焦激光 的 氘代丙酮和异构过程 中间产物 的质谱 ，观测在单分 束腰 半径大约 0．1mm，产生 的激光光强在 1O一 子反应条件下丙酮分子 的异构化过程． 10 W ／cm 范围内可调．在质谱仪 中，激光与分子 束垂直交叉 ，产生的离子被 引出和加速 电极在与激 2 实验 光束和分子束构成的平面垂直 的方 向上引出．粒子 本实验设备主要包括 ：激光器 系统 、反射 式飞 被反射器反射后 飞 向探测器 ，探测器 由两块微通道 收稿 日期 ：2002—03—13；修 改 日期 ：2002—03—29 * 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目1o174o26)；高等学校骨干教师资助 i-f-~,／资助项 目 作者简介 ：胡 湛