Photolyse von CS2 und massenspektrometrischer Nachweis angeregter Schwefelatome mit Hilfe von Laser-Produzierter-Plasma-Strahlung

Bachelorarbeit , 2007 , 48 Seiten , Note: 1,1

Chemie - Physikalische und Theoretische Chemie

Die Photolyse von Molekülen führt in vielen Fällen zu Photoprodukten in angeregten
Quantenzuständen.Die Untersuchung der Eigenschaften der Produkte in diesen Zuständen ist zum einen von anwendungsbezogenem Interesse, so im Bereich der Atmosphärenchemie, als auch von grundlagenbezogenem Interesse.
Von grundlagenbezogener Bedeutung sind unter anderem Fragen nach der Photoionisation elektronisch angeregter Zustände. In früheren Untersuchungen an atomarem Singulett- Sauerstoff (O(1D)) konnte gezeigt werden, dass die Photoionisation und Autoionisation dieser Spezies nicht nach dem gleichen Schema abläuft, wie es von atomarem Sauerstoff im elektronischen Grundzustand bekannt ist Die erfolgreiche Untersuchung der Ionisationsprozesse in elektronisch angeregtem atomarem Sauerstoff legt es nahe, analoge Experimente an weiteren elektronisch angeregten Spezies durchzuführen. Dabei sind insbesondere solche Systeme von Interesse, die mit atomarem Sauerstoff isoelektronisch im Bereich der Valenzschale sind, so dass sich eine vergleichende systematische Studie ergibt.
Hierzu gehört neben den Radikalen CH2 und NH auch der elementhomologe Schwefel, zu dessen Photoionisation in elektronisch angeregten Zuständen bisher nur wenige Informationen vorliegen. Zum einen interessiert die Frage, ob das bei atomarem Singulett-Sauerstoff beobachtete Photoionisationsverbot in das erste ionische Kontinuum (4S) auch vom atomaren Singulett-Schwefel (1D) befolgt wird. Ferner sollen Autoionisationsphänome durch Ankopplung neutraler Singulett-Rydbergzustände an erlaubte und verbotene Ionisationskontinua untersucht werden. Schließlich ist von Belang, in welchem Ausmaß die bei der Ionisation von Singulett-Sauerstoff beobachtete, intensive Coster-Kronig-Resonanz im Anregungsbereich zwischen 20 und 25 Elektronenvolt auch bei Schwefel gefunden wird

Inhaltsverzeichnis

• Kapitel I
  • 1. Einleitung
• Kapitel II
  • 2. Theoretische Grundlagen
    • 2.1 Quantenmechanische Beschreibung von Zuständen
    • 2.2 Atomare Zustände
    • 2.3 Molekulare Zustände
    • 2.4 Kontinuierliche Zustände
    • 2.5 Photoabsorption
      • 2.5.1 Direkte Photodissoziation
      • 2.5.2 Prädissoziation
      • 2.5.3 Direkte Photoionisation
      • 2.5.4 Autoionisation
    • 2.6 Laser induziertes Plasma
• Kapitel III
  • 3. Experimentelle Durchführung
    • 3.1 Pump-Probe-Experimente
    • 3.2 Versuchsaufbau
    • 3.3 Photolyse-Lichtquelle
    • 3.4 XUV-Lichtquelle
    • 3.5 Monochromator
    • 3.6 Flugzeit-Massenspektrometer
    • 3.7 Probenadaption
• Kapitel IV
  • 4. Ergebnisse
    • 4.1 Auflösungsvermögen des Monochromators
    • 4.2 Photonenfluss
    • 4.3 Photoionisationsmassenspektrometrie an CS2
    • 4.4 Photolyse von CS2
    • 4.5 Anregungs-Nachweis-Experimente an CS2
    • 4.6 Photoionisation von S('D)
• Kapitel V
  • 5.1 Zusammenfassung

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Photolyse von CS2 und dem massenspektrometrischen Nachweis angeregter Schwefelatome mit Hilfe von Laser-Produzierter-Plasma-Strahlung. Das Ziel der Arbeit ist es, die Photoionisation von elektronisch angeregtem Singulett-Schwefel (S'D) zu untersuchen und die experimentellen Ergebnisse mit früheren Messungen an atomarem Singulett-Sauerstoff zu vergleichen.

• Untersuchung der Photoionisation des elektronisch angeregten Singulett-Schwefels (S'D)
• Vergleich der Ergebnisse mit früheren Messungen an atomarem Singulett-Sauerstoff
• Analyse der Autoionisationsphänomene durch Ankopplung neutraler Singulett-Rydbergzustände
• Untersuchung des Auftretens der Coster-Kronig-Resonanz im Anregungsbereich zwischen 20 und 25 Elektronenvolt
• Anwendung von Pump-Probe-Experimenten mit Vakuum-UV-Strahlung und Flugzeit-Massenspektrometrie

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel I: Die Einleitung gibt einen Überblick über die Photolyse von Molekülen und die Bedeutung der Untersuchung angeregter Photoprodukte, insbesondere im Kontext der Atmosphärenchemie und der grundlegenden Fragen zur Photoionisation. Die Arbeit fokussiert auf die Untersuchung der Photoionisation von elektronisch angeregtem Singulett-Schwefel (S'D) und vergleicht die Ergebnisse mit früheren Messungen an atomarem Singulett-Sauerstoff.
• Kapitel II: Dieses Kapitel präsentiert die theoretischen Grundlagen der Arbeit, einschließlich der quantenmechanischen Beschreibung von Zuständen, der Beschreibung atomarer und molekularer Zustände, der Photoabsorptionsprozesse und der Erzeugung eines Laser-induzierten Plasmas.
• Kapitel III: In diesem Kapitel werden die experimentellen Methoden erläutert, die für die Untersuchung der Photoionisation von CS2 eingesetzt wurden. Dazu gehören Pump-Probe-Experimente, der Versuchsaufbau, die Photolyse- und XUV-Lichtquellen, der Monochromator und das Flugzeit-Massenspektrometer.
• Kapitel IV: Dieses Kapitel präsentiert die Ergebnisse der Experimente, einschließlich der Auflösung des Monochromators, des Photonenflusses, der Photoionisationsmassenspektrometrie an CS2, der Photolyse von CS2, der Anregungs-Nachweis-Experimente an CS2 und der Photoionisation von S('D).

Schlüsselwörter

Photolyse, CS2, Schwefelatome, Laser-Produziertes-Plasma, Photoionisation, Singulett-Schwefel, S('D), Flugzeit-Massenspektrometrie, Pump-Probe-Experimente, Vakuum-UV-Strahlung, Anregungs-Nachweis-Experimente, Autoionisation, Coster-Kronig-Resonanz.

• Hochschule: Freie Universität Berlin (Physikalisch-Chemisches Institut)
• Note: 1,1
• Autor: David Meyer (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2007
• Seiten: 48
• Katalognummer: V93244
• ISBN (eBook): 9783638056953
• ISBN (Buch): 9783638953528
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Photolyse, Nachweis, Schwefelatome, Hilfe, Laser-Produzierter-Plasma-Strahlung