簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 曾聖淵
論文名稱： 以共振二光子游離及質量解析臨界游離光譜術研究1-氯化萘及其同位素之分子特性
指導教授： 曾文碧
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2009
畢業學年度： 97
語文別： 中文
論文頁數： 107
中文關鍵詞： 質量解析臨界游離光譜術
論文種類： 學術論文
相關次數： 點閱：142  下載：5 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

    • 我們應用高解析度共振雙光子游離與質量解析臨界游離光譜術來探1-氯化萘在電子激發態和離子基態的分子特性，這些新的振動光譜數據猶如分子指紋，可用來當作鑑定分子是否存在。光譜分析的結果顯示出第一電子躍遷能 (S1 ← S0) 31575  2 cm-1和游離能分別為66063  5 cm-1。在目前的儀器偵測極限下，氯的同位素35與37對其電子躍遷能和游離能是沒有差別的，光譜分析結果顯示大部分較為明顯的譜峰都和芳香環上的平面運動有關。比較這些新的1-氯化萘和文獻已有萘的光譜數據可幫助我們了解氯的取代基效應在萘上對電子躍遷和游離過程中的影響。另外我們也完成從頭計算法及密度泛函數理論計算，來幫助光譜譜線的標定，也作為實驗數據的佐證。

    中文摘要………………………………………………………………...Ⅰ 英文摘要………………………………………………………………...Ⅱ 目錄……………………………………………………………………...Ⅲ 圖目錄…………………………………………………………………... VI 表目錄………………………………………………………………….VIII 壹、 緒論 　一、簡介………………………………………………………………1 　二、研究目的…………………………………………………………5 貳、 光譜技術 一、 共振多光子游離光譜術………………………………………. 7 (1)、單色共振雙光子游離(1C-R2PI)光譜術…………………7 (2)、雙色共振雙光子游離(2C-R2PI)光譜術…………………8 二、 質量解析臨界游離光譜術……………………………………14 參、 儀器設備 一、 真空系統………………………………………………………22 (1)、束源氣室…………………………………………………25 (2)、游離區……………………………………………………31 (3)、飛行導管…………………………………………………33 (4)、離子偵測區………………………………………………33 二、 游離源與雷射系統……………………………………………39 (1)、固態銣釔鋁石榴石雷射(Nd：YAG laser) ………………39 (2)、染料雷射…………………………………………………44 (3)、倍頻器……………………………………………………47 三、 同步信號收集…………………………………………………49 四、 實驗過程………………………………………………………53 肆、 理論計算 一、 概論……………………………………………………………60 二、 基底函數………………………………………………………63 三、 1-氯化萘之理論計算…………………………………………72 伍、實驗結果 一、 1-氯化萘的質譜………………………………………………78 二、 1-氯化萘的2C‐R2PI及MATI光譜…………………………80 三、 質量解析臨界游離光譜術……………………………………88 陸、結果討論 一、 同位素對分子振動的影響……………………………………94 二、 取代基對激發態能量與游離能的影響………………………98 柒、結論………………………………………………………………101 捌、參考文獻…………………………………………………………102 圖目錄 圖一、單色及雙色雙光子游離示意圖…………………………………11 圖二、1-氯化萘分子的能階示意圖……………………………………12 圖三、雙色共振雙光子游離術探測1-氯化萘粗略游離能示意圖……13 圖四、高主量子數雷德堡態和零動能態示意圖………………………16 圖五、質量解析臨界游離光譜術作用機制圖…………………………18 圖六、雷德堡態分子軌道示意圖………………………………………19 圖七、飛行時間質譜儀內部構造………………………………………23 圖八、實驗設備簡圖……………………………………………………24 圖九、快拆門結構示意圖………………………………………………26 圖十、電動閥門結構示意圖…………………………………………..28 圖十一、分子束脈衝閥剖面結構示意圖………………………………29 圖十二、MCP剖面結構簡圖…………………………………………34 圖十三、離子偵測器裝置圖……………………………………………36 圖十四、Spectra-Physics Lab-150結構圖………………………………40 圖十五、Spectra-Physics Lab-190共振腔結構圖………………………41 圖十六、倍頻器(harmonic generator, HG)……………………………44 圖十七、Lambda Physik Scanmate UV染料雷射內部光路圖………47 圖十八、脈衝/延遲產生器DG-535 與實驗儀器連接圖………………50 圖十九、脈衝/延遲產生器DG-535延遲時間示意圖…………………52 圖二十、質譜轉光譜示意圖……………………………………………54 圖二十一、掃瞄程式截圖………………………………………………57 圖二十二、MATI光譜技術實驗操作程序示意圖……………………58 圖二十三、利用數個GTO functions模擬STO function示意圖………67 圖二十四、理論計算對於1-氯化萘的原子編號示意圖………………73 圖二十五、萘的振動模式示意圖及標示………………………………77 圖二十六、1-氯化萘的質譜……………………………………………79 圖二十七、1-氯化萘之雙色共振雙光子游離光譜圖(振動能階光譜 ，vibronic spectra)……………………………………81 圖二十八、萘的LIF光譜………………………………………………83 圖二十九、萘的LIF光譜及熱譜峰(hot band)的標定…………………84 圖三十、1-氯化萘, 35Cl經由S1000之Two-color R2PI…………………86 圖三十一、1-氯化萘, 37Cl經由S1000之Two-color R2PI………………87 圖三十二、1-氯化萘, 35Cl經由S1不同振動態的MATI光譜…………89 圖三十三、1-氯化萘, 37Cl經由S1不同振動態的MATI光譜…………90 圖圖三十四、以Origin繪製1-氯化萘的振動模式示意圖……………97 表目錄 表一、Observed bands in the 2C-R2PI spectrum of 1-chloronaphthalene and possible assignments.………………………………………82 表二、Assignment of the observed bands (in cm-1) in the MATI spectra of 1-chloronaphthalene, 35Cl.………………………………………92 表三、Assignment of the observed bands (in cm-1) in the MATI spectra of 1-chloronaphthalene, 37Cl.………………………………………93 表四、Frequencies (in cm-1) of some vibrations observed in the vibronic spectra of 1-chloronaphthalene, 35Cl and 37Cl in the S1 states……………………………………………………………95 表五、Frequencies (in cm-1) of some vibrations observed in the MATI spectra of 1-chloronaphthalene, 35Cl and 37Cl in the D0 states….96 表六、多種計算方法與實驗所得到的1-氯化萘的激發態能量的誤差比較。(配合6‐311++G**基底函數)…………………………99 表七、多種計算方法與實驗所得到的1-氯化萘及其同位素的游離量的誤差比較。(配合6‐311++G**基底函數)..............................99 表八、Measured electronic transition and ionization energies (in cm-1) of substituted naphthalenes………………………………………100

    [1] T.G. Dietz, M.A. Duncan, M.G. Liveman, R.E. Smalley, J. Chem. Phys. 73 (1980) 4816.
    [2] B.C. Giordano, L. Jin, A.J. Couch, J.P. Ferance, J.P. Landers, Anal. Chem. 76 (2004) 4705.
    [3] M. Takayanagi, D. Negishi, Y. Skurai, J. Phys. Chem. A 106 (2002) 7690.
    [4] P.B. McKibbin, K. Otsuka, S. Terabe, Anal. Chem. 74 (2002) 3736.
    [5] H. Wang, J. Xing, W. Tan, M. Lam, T. Carnelley, M. Weinfeld, X.C. Le, Anal. Chem. 74 (2002) 3714.
    [6] A. Nakajima, M. Hirano, R. Hasumi, K. Kaya, H. Watanabe, C.C. Carter, J.M. Williamson, T.A. Miller, J. Phys. Chem. A 101 (1997) 392.
    [7] S.V. Rahavendran, H.T. Karnes, Anal. Chem. 68 (1996) 3763.
    [8] D.E. Powers, J.B. Hopkins, R.E Smally, J. Chem. Phys. 72 (1980)
    5721.
    [9] E. W. Schlag, H. J. Neusser, Acc. Chem. Aoc. 16 (1983) 355.
    [10] A.W. Castleman, Jr., W. B. Tzeng, S. Wei, S. Morgan, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 86 (1990) 2417.
    [11] E. W. Schlag, Zeke Spectroscopy, Cambridge University Press, Cambridge, U.K (1998)
    [12] K. Watanabe, J. Chem. Phys. 22 (1954) 1564.
    [13] D. W. Turner, I. A. Jorbory, J. Chem. Phys. 37 (1962) 3007.
    [14] M.I. Al-Joboury, D.W. Turner, J. Chem. Soc. (1963) 5141.
    [15] D. Villarejo, R. R. Herm, M. G. Inghram, J. Chem. Phys.46 (1967) 4995.
    [16] C. Y. Ng, Int. J. Mass Spectrom. 200 (2000) 357.
    [17] K. Kimura, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 100 (1999) 273.
    [18] K. Muller-Dethlefs, M. Sander, E. W. Schlag, Chem. Phys. Lett. 112 (1984) 291.
    [19] L. A. Chewter, M. Sander, K.Muller-Dethlefs, E. W. Schlag, J. Chem. Phys. 86 (1987) 4737.
    [20] L. Zhu, P. M. Johnson, J. Chem. Phys. 94 (1991) 5769.
    [21] Fang-Chung Chen, Hsin-Chen Tseng, and Chu-Jung Ko, Appl. Phys. Lett. 92 (2008) 103316.
    [22] María T. Lockhart, Alicia B. Chopa, Roberto A. Rossi, J. Org. Chem. 582 (1999) 229.
    [23] Lee Soon Park, Soo Chang Lee and Je Nam, III, Polym. 37 (1996) 1339.
    [24] Wang, David H., Shen, Zhihao, Guo, Mingming, Cheng, Stephen Z. D., Macromolecules. 40 (2007) 889.
    [25] H.R. Kricheldorf, M. Rabenstein, G. Schwarz, Polymer. 6 (2000) 331.
    [26] B. del Rey, U. Keller, T. Torres, G. Rojo, F. Agulló-López, S. Nonell, C. Martí, S. Brasselet, I. Ledoux, and J. Zyss, J. Am. Chem. Soc. 120 (1998) 12808.
    [27] W. B. Tzeng , J. L. Lin, J. Phys. Chem. A 103 (1999) 8612.
    [28] J. L. Lin, W. B. Tzeng , Phys. Chem. Chem. Phys. 2 (2000) 3759.
    [29] J. L. Lin, K. C. Lin, W. B. Tzeng, Appl. Spectrosc. 55 (2001) 120.
    [30] J. L. Lin, K. C. Lin, W. B. Tzeng, J. Phys. Chem. A 106 (2002) 6462.
    [31] S. C. Yang, J. L. Lin, W. B. Tzeng, Chem. Phys. Lett. 362 (2002) 19.
    [32] Y. Xie, H. W. Su, W. B. Tzeng, Chem. Phys. Lett. 304 (2004) 182.
    [33] Y. Xie, J. L. Lin, W.B. Tzeng, Chem. Phys. 305 (2004) 285.
    [34] J. Lin, J. L. Lin, W. B. Tzeng, Chem. Phys. Lett. 370 (2003) 44.
    [35] J. Lin, W. B. Tzeng, Trends in Appl. Spectrosc. 5 (2004) 71.
    [36] B. A. Jacobson, J. Guest, Frank A, and Stuart A. Rice, J. Chem. Phys. 87 (1994) 269.
    [37] L. Kiasinc, B. Kova1, and H. Glisten. Pure & Appl. Chem. 55 (1983) 289.
    [38] T. G. Dietz, M. A. Duncan, M. G. Liverman, R. E Smalley, J. Chem. Phys. 73 (1980) 4816.
    [39] K. Kimura, J.E. Spectrosc. Relat. Phenom. 100 (1999) 273.
    [40] H. Ikoma, K. Takazawa, Y. Emura, S. Ikeda, H. Abe, H. Hayashi, M. Fujii, J. Chem. Phys. 105 (1996) 10201.
    [41] L. Santos, E. Martinez, B. Ballesteros, J. Snchez, Spectrochim. Acta. A 56 (2000) 1905.
    [42] S. Yan, L. H. Spangler, J. Chem. Phys. 96 (1992) 4106.
    [43] X. Q. Tan, D. W. Pratt, J. Chem. Phys. 100 (1994) 7061.
    [44] M.C.R. Cockett, Chem. Soc. Rev. 34 (2005) 935.
    [45] W. A. Chupka, J. Chem. Phys. 98 (1993) 4520.
    [46] F. Merkt, Annu. Rev. Phys. Chem., 48 (1997) 675.
    [47] M. G. H. Boogaarts, I. Holleman, R. T. Jongma, D. H. Parker, G. Meijer, U. Even, J. Chem. Phys. 104 (1996) 4357.
    [48] W. A. Chupka, J. Chem. Phys. 96 (1993) 4520.
    [49] M. Lee, M. S. Kim, J. Chem. Phys. 123 (2005) 174310.
    [50] S. Georgive, H. J. Neusser, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 142 (2005) 207.
    [51] H. K. Woo, P. Wang, K. C. Lau, X. Xing, C. Y. Ng, J. Chem. Phys. 120 (2004) 1756
    [52] T. Uchimura, H. Kanda, T. Isasaka, Anal. Sci. 19 (2003) 387.
    [53] C. R. C. Wang, C. C. Hsu, W. Y. Liu, W. C. Tsai, and W. B. Tzeng, Rev. Sci. Instrum. 65 (1994) 2776.
    [54] W.C. Wiley, I.H. Mclaren, Rev. Sci. Instrum. 26 (1955) 1150.
    [55] JOSEPH LADISLAS WIZA , Galileo Electro-Optics Corporation, Sturbridge, Massachusetts, U.S.A
    [56] Exciton Laser Dyes 30 Years of Excellence and More Brilliant Than Ever.
    [57] M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople. GAUSSIAN 03, Revision C.02, Gaussian, Inc. Pittsburgh, (2003).
    [58] L. A. Curtiss, P. C. Redferm, K. Raghavachari, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 109 (1998) 42.
    [59] M. E. Casida, C. Jamorski, K. C. Casida, D. R. Salahub, J. Chem. Phys. 108 (1998) 4439.
    [60] G. Varsanyi, Assignments of Vibrational Spectra of Seven Hundred Benzene Derivatives, Wiley, New York, 1974.
    [61] M. Stockburger, H. Gattermann, and W. Klusmann, J. Chem. Phys. 63 (1975) 4519.
    [62] R. Pariser, J. Chem. Phys. 24 (1956) 250.
    [63] Ellis R. Lippincot, Edward J. O’Reilly, Jr., J. Chem. Phys. 23 (1954) 238.
    [64] E.B. Wilson, Phys. Rev. 45 (1934) 706.
    [65] F. M. Behlen, D. B. McDonald, V. Sethuraman, and Stuart A. Rice, J. Chem. Phys.75 (1981) 5685.
    [66] M. Stockburger, H. Gattermann, and W. Klusmann, J. Chem. Phys. 63 (1975) 4529.
    [67] Martin C. R. Cockett, Hiroyuki Ozeki, Katsuhiko Okuyama, and Katsumi Kimura, J. Chem. Phys. 98 (1993) 7763.
    [68] Hidenori Shinohara, Shin-ichiro Sato, and Katsumi Kimura, J. Phys. Chem. A 101 (1997) 6736.
    [69] W. A. Majewski, David F. Plusquellic, and David W. Pratt, J. Chem. Phys. 90 (1989) 1362.
    [70] M. Zierhut, S. Dümmler, W. Roth, I. Fischer, J. Chem. Phys. Lett. 381 (2003) 346.
    [71] J. E. Braun and H. J. Neusser, J. Phys. Chem. A 107 (2003) 10667.

    下載圖示
    QR CODE