ГЛАВА 1. Комбинированный метод исследования резонансных состояний, образования и распада отрицательных ионов в газовой фазе
В данной главе был описан процесс резонансного захвата электрона (РЗЭ), механизмы, отвечающие за образование короткоживущих связанных состояний молекулы и электрона. Также будет описан распад связанного состояния путем автоотщепления присоединенного электрона. Был составлен краткий обзор теоретических подходов для описания резонансов в сечении рассеяния медленных электронов на изолированных молекулах в газовой фазе. Далее были описаны экспериментальные методы, применяемые для исследования рассмотренных выше процессов, плюсы и минусы применяемой экспериментальной техники, функционирующих с использованием скрещенных пучков испаренных молекул и квазимонохроматизированных электронов при условиях парных столкновений.
1.1. Общее описание резонансного захвата электронов
Резонансных захват электронов, как явление, проявляется на экспериментальных зависимостях полного сечения рассеяния электронов от энергии столкновения с молекулами в областях их энергий от тепловых до 15 эВ в виде резкого увеличения сечения, то есть появляются узкие пики, их ширина часто является инструментальной, на фоне плавно убывающего, с увеличением энергии, фона потенциального рассеяния. В момент образования связанных состояний электрона и нейтральной молекулы наблюдаются значения максимумов сечения, эти максимумы также называют «резонансами». В большинстве случаев связанное состояние существует порядка фемтосекунд. Электрон проводит в области нахождения молекулы-мишени время, большее чем нужно, чтобы пролететь эту область, что и соответствует образованию данного связанного состояния (рис. 1 (а)) [36].
Рисунок 1: (а) Схематическое представление резонансного рассеяния и ДЗЭ в сравнении с потенциальным рассеянием на изолированной молекуле (М); резонансный захват электронов многоатомной молекулой (АВ…CD) и различные каналы распада отрицательного молекулярного иона; (б) Основные механизмы образования связанных состояний нейтральной молекулы и электрона
Соблюдая условие, что за время существования связанного состояния анион имеет возможность диссоциировать на фрагменты, данный процесс можно рассматривать как диссоциативный захват электрона. В условиях парного столкновения отрицательный ион (ОИ) является короткоживущим. Это обусловлено величиной дополнительной энергии, которую захватываемый электрон приносит в молекулу-мишень. Положительное сродство к электрону молекулы-мишени допускает существование термодинамически стабильного отрицательного молекулярного иона (ОМИ). Но в большинстве случаев экспериментально наблюдаемые долгоживущие (десятки-сотни микросекунд) состояния ОИ отбрасывают захваченный электрон и склонны распадаться на фрагменты [21, 36, 6]. Структура молекулы мишени определяет времена существования резонансов. Они могут измеряется от нескольких периодов колебания ядер в молекуле до десятков-сотен микросекунд. Для многоатомных объектов величина времени существования резонансов может достигать миллисекунд. Как правило, ширины наблюдаемых резонансов в основном определяются не временем существования ОИ, а перекрыванием состояний в области Франка-Кондона.
Обратившись к работе Христофору [21], можно показать, что захват медленного электрона с энергией ? многоатомной молекулой AB…CD(G; ?), находящейся в основном электронном состоянии (G) и заданном колебательном состоянии (?), приводит к образованию временноживущего связанного состояния AB…CD–*(G или E), которое может оказаться электронно-возбуждённым € как показано на Рисунке 1.1(а). Символ «*» означает наличие избыточной внутренней энергии, а «(*)» – возможное увеличение внутренней энергии (?? – энергия рассеянного электрона). Распад этого состояния возможен по нескольким каналам. (1) и (2) реакции, представляющие собой резонансное упругое и неупругое рассеяние, соответственно. К образованию стабильных осколочных отрицательных ионов и соответствующих нейтральных фрагментов приводят процессы (3) и (4). Также возможны процессы, при которых появляются метастабильные отрицательно заряженные фрагменты, которые диссоциируют или распадаются путем отщепления электрона, это процессы (5) и (6). Реакция (7) демонстрирует процесс образования стабильного ОМИ. Данная реакция возможна только при выделении избытка внутренней энергии и положительном сродстве молекулы-мишени к электрону, или точнее, при EA превышающей величину около 0.5 эВ.
Весь текст будет доступен после покупки
