丙酮和丁酮的多光子电离质谱研究

论文摘要

共振增强多光子电离（REMPI）是二十世纪六十年代随激光器的出现和发展而发展起来的一种激光光谱方法。结合飞行时间质谱在电离与探测过程中实现了光谱与质谱的双重选择，具有高灵敏度、高分辨率、多组分探测等优点，在环境污染检测、物质成分分析等方面起到了重要作用，近年来与很多学科进行了交叉，取得了丰硕的科研成果。酮类物质具有丰富的物理化学性质，历来是光物理和光化学研究的热点，特别是丙酮以其分子量小，对称性好，一直是国内外研究的核心，丙酮的一个甲基被乙基取代便成了丁酮，对丁酮的研究有助于人们加强结构、对称性等对物质性质的影响。本文利用激光质谱法，采用355nm，532nm作为激光光源对丙酮，丁酮以及二甲苯的多光子电离飞行时间质谱（MPI-TOFMS）进行了研究。丙酮和丁酮的质谱图中主要是C+、CH+、CH2+、C2+、C2H2+等小质量碎片离子的质谱峰，丙酮质谱中的CH3O+以及丁酮质谱中的C2H3O+则是他们异构体电离解离的产物，同时对其多光子电离解离机理进行了分析比较。根据Getanken提出了光与物质的相互作用的三种机制：A，先电离后解离B先解离后电离C子电离，以及信号强度随激光能量的变化，推断两种激光波长下，丙酮的电离机制以C类为主，而丁酮以B类为主。532nm激光作用下多光子电离质谱谱峰丰富，有质荷比为4，6，8的离子出现，我们认为有可能是高价离子，但由于未见类似条件下高价离子的报道，因此对该现象的出现原因及该类离子的确认尚待进一步研究，而355nm丙酮和丁酮的质谱相对简单。两种激光波长下没有探测到丙酮和丁酮的母体分子离子。二甲苯的多光子电离飞行时间质谱以质荷比为1，12，24离子为主，没有探测到二甲苯母体分子离子。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 光电子电离
• 1.1.1 光电离
• 1.1.2 多光子电离
• 1.2 共振增强多光子电离
• 1.3 多光子电离研究现状
• 1.4 激光质谱法
• 1.4.1 激光质谱法的发展及原理
• 1.4.2 激光质谱法的特点
• 第二章 实验装置与方法
• 2.1 实验装置
• 2.1.1 飞行时间质谱仪
• 2.1.2 激光光源
• 2.1.3 信号探测与数据处理系统
• 2.2 实验方法
• 2.3 时序控制
• 2.4 离子飞行时间与质量数的关系
• 第三章 丙酮的多光子电离研究
• 3.1 丙酮基本性质
• 3.2 丙酮的研究现状
• 3.3 丙酮多光子电离飞行时间质谱研究
• 3.3.1 355nm丙酮的MPI-TOF质谱研究
• 3.3.2 532nm丙酮的MPI-TOF质谱研究
• 3.4 小结
• 第四章 丁酮的多光子电离质谱研究
• 4.1 丁酮的基本性质
• 4.2 丁酮的研究现状
• 4.3 丁酮的多光子电离质谱研究
• 4.3.1 酮类质谱研究
• 4.3.2 丁酮 355nm MPI-TOF 质谱研究
• 4.3.3 丁酮 532nm 多光子电离质谱研究
• 4.4 小结
• 第五章 二甲苯的多光子电离研究
• 5.1 二甲苯的物理化学性质
• 5.2 二甲苯多光子电离质谱研究
• 5.3 结论
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 硕士期间完成的论文
• 致谢