含硫小分子离子(H2S+,SO2+等)的知识在大气化学、星际空间化学中有重要的学术和实际意义。本课题在射流分子束条件下用双色可调谐激光制备和激发这些分子离子,进行质量分辨光碎片激发(PHOFEX)谱和激光诱导荧光(LIF)激发谱的研究,结合量子化学计算,以期获得含硫小分子离子(H2S+,SO2+等)电子激发态的能级结构及解离动力学信息。实验上,用第一束波长可调谐激光经由中性分子里德堡态的共振增强多光子电离(REMPI)制备出相应的母体离子,用第二束波长可调谐激光经由母体离子的共振增强多光子解离(REMPD)得到碎片离子的TOF信号或测量母体离子的激光诱导荧光信号。扫描第二束激光波长得到分子离子的离子碎片激发谱或LIF激发谱。通过光谱分析得到分子离子的电子激发态及其光解动力学数据。
含硫小分子离子电子激发态的研究对于化学反应动力学、大气物理和星际物理都有重要价值[1]。我们采用双束或三束波长可调谐纳秒脉冲激光,在振动态分辨水平上研究了含硫小分子离子的激发和解离。实验上用302.57nm和314.16nm激光通过[2+1]共振增强多光子电离(REMPI)得到纯净的H2S+母体离子,与刘世林教授合作得到了H2S+母体离子的光解离谱。用379.5nm激光通过[3+1]共振增强多光子电离制备出振动激发的SO2+(X(010))母体离子,在290-320 nm扫描解离激光获得了SO+ 光解碎片激发谱。深入研究了CS2+离子多个电子激发态的光激发解离动力学通过A-X激发获得了CS+ 的绝热出现势(5.852±0.005)eV(JPC A,2004);通过B-X激发获得了CS2+的[1+1] 光解离谱(化学物理学报,2005);通过 C-B-X激发获得了CS2+的[1+1']光解离谱(JPC A,2006);研究了CS2+母体离子[1+1]和[1+1']两个光解离通道的竞争(CPL,2006)。上述研究结果对于小分子离子的光谱和电子态的振动分辨激发解离动力学提供了重要数据。