Введение к работе
Диссертация посвящена изучению образования и превращений колебательно-возбужденных молекул, образующихся в реакциях электронно-возбужденного атома 0(1 D) или многофотонного поглощения под действием инфракрасного (ИК) излучения лазера на свободных электронах (ЛСЭ).
Актуальность работы. Одним из основных направлений химической физики является изучение процессов с участием молекул с большим запасом колебательной энергии. Интерес представляет исследование каналов реакций возбужденных молекул, исследование их спектров. Изучение реакций, в которых образуются или участвуют высоковозбужденные молекулы имеет и прикладные аспекты. Такие реакции представляют потенциальный интерес для химических лазеров и для процессов разделения изотопов.
Настоящая работа использует два подхода к этой общей проблеме. Это "Изучение образования колебательно-возбужденных молекул в реакциях электронно-возбужденного атома 0(1 D)" с одной стороны и "Исследование многофотонной диссоциации (МФД) под действием ИК излучения лазера на свободных электронах" с другой.
Реакции электронно-возбужденного атома кислорода 0('D) характеризуются большими сечениями (порядка газокинетических) и во многих случаях являются сильно экзотермическими. Следует ожидать, что эти реакции должны быть эффективным источником возбужденных частиц. Однако в настоящее время образование возбужденных продуктов в реакциях атома 0('D) нельзя считать хорошо изученным. Подробно исследовано лишь образование колебательно-возбужденных двухатомных продуктов. Для многоатомных продуктов колебательное возбуждение исследовано только в единичных случаях. В реакциях атома 0('D) с используемыми в данной работе соединениями колебательно высоковозбужденная молекула возникает как промежуточное состояние реакции, с энергией, намного превышающей порог диссоциации.
При проведении МФД колебательное возбуждение возникает в
процессе последовательного поглощения квантов ИК лазерного
излучения. В этом случае энергия возбуждения молекулы ниже или
примерно равна порогу диссоциации. Традиционным источником для
проведения МФД является СОг-лазер, излучение которого
сосредоточено в достаточно узком спектральном диапазоне вблизи 10
мкм. ЛСЭ же может генерировать ИК-излучение, перекрывающее все основные частоты молекулярных колебаний. Это позволяет проводить возбуждение различных колебаний молекул, что существенно расширяет выбор объектов исследования и дает важную информацию для понимания механизма многофотонного поглощения и диссоциации.
Целью работы является изучение образования колебательно-возбужденных молекул в реакциях электронно-возбужденного атома O^D) и исследование МФД под действием ИК излучения лазера на свободных электронах.
Научная новизна. Обнаружено образование колебательно-возбужденных молекул С02 в реакциях атома O('D) с молекулами НгСО и HFCO. Измерена колебательная температура образующихся молекул СОг-Получены константы гибели атома O^D) на Н2СО, HFCO. Исследована МФД молекул, содержащих одиночную С-Н группу при накачке валентных колебаний этой группы. Проведена селективная по изотопам углерода и кислорода диссоциация муравьиной кислоты как в искусственно приготовленной изотопной смеси, так и на образцах с природным изотопным содержанием. Проведена селективная по изотопам азота многофотонная диссоциация молекул нитрометана с природным изотопным содержанием.
Практическая ценность. Изучаемые в работе процессы представляют потенциальный интерес для создания химических лазеров и для процессов разделения изотопов. Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на:
Международной конференции "Люминесценция и развитие ее применений в народном хозяйстве", Москва, 22-24 ноября 1994 г;
2-ой конференции "Современные тенденции в химической кинетике и катализе", Новосибирск, ноябрь, 1995;
18th international free electron laser conference and 3rd free electron laser users workshop "FEL'96", Рим, 26-31 августа 1996 г;
4th symposium on laser spectroscopy, Taejon, Korea, 8-9 ноября 1996 г;
3rd asian symposium on free electron lasers and fifth symposium on FEL applications, Osaka, Japan, 21 -24 января 1997 г. Публикации. Содержание работы опубликовано в 6 статьях. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка цитируемой литературы из 137 наименований и
двух приложений. Работа изложена на 156 страницах, включая 50 рисунков и 8 таблиц.
