Ágúst Kvaran, Science Institute, University of Iceland, Dunhaga 3, 107 Reykjavík, Iceland. LASER...
-
date post
19-Dec-2015 -
Category
Documents
-
view
225 -
download
1
Transcript of Ágúst Kvaran, Science Institute, University of Iceland, Dunhaga 3, 107 Reykjavík, Iceland. LASER...
Ágúst Kvaran,
Science Institute, University of Iceland, Dunhaga 3, 107 Reykjavík, Iceland.
LASER greining efna og efnahvarfa*;Hvernig geta lífræn efni myndast í geimnum? /
Hvernig er efnafræði ósoneyðingarinnar?
* Sjá: http://www.hi.is/~agust/
Eðlisfræði í rannsóknum; Eðlisfræði IR, Haust 2010
Alþjóðlegt Samvinnu-verkefni
Bergen
CERN
Braun-schweig
Zurich
H.Í.
Ágúst Kvaran,
Science Institute, University of Iceland, Dunhaga 3, 107 Reykjavík, Iceland.
1. Inngangur: Um ljós- og LASER greiningu efna
2. Sameindir “skoðaðar” með yfirmagni af ljósi:Rannsóknir á Íslandi
3. Árekstrar sameinda í efnahvörfum “skoðaðir”;Nóbelsverðlaun 1999
Eðlisfræði í rannsóknum; Eðlisfræði IR, Haust 2009
•Eiginleikar efna ráðast af innri gerð efnisins, sameindunum.•Grunnrannssóknir í efnafræði beinast að eiginleikum sameinda
Sameindir of smáar til að vera sýnilegar í bestu smásjám;Sbr. Súrefnissameindin:
0,0000002 mm
Nota aðrar / óbeinar aðferðir til að “skoða” sameindir, sbr:
Mismunandi litir Mismunandi sameindir
2, litir
Ljós ?
Hvíttljós
GulurRauður
GrænnBlár
Gler-strendingur
Bylgju-lengd
Litur efnis felur í sér upplýsingar um sameindirnar m.t.t.:-Atómsamsetningar-Lögunar-Stærðar
:
3, gleypni
Ljós fellur á hlutGult,rautt,grænt,blátt
Ljós endurkastastFrá hlut; rautt
Sameindir gleypaHluta ljóssins:Gult, grænt, blátt
Nota gleypnieiginleika sameinda:
Sýni/sameindir
Mæli minnkun í ljósmagni
4
ljóseindum fækkarSameind gleypir orku einnar bylgju/ljóseindar:
Nánar:
ljósorka
Ljósbylgja/ljóseind
Nánar:
ljósorka
Ljósbylgja/ljóseind
Sameind verður orkurík, t.d.:-aukin hreyfiorka-rafeindir ( ) flytjast fjær atómkjörnum-
-
LASER geisli:
Sýni/sameindir
6
LASER LASER-geisli
•Einlitt ljós (ein bylgjulengd)•Mikið magn jafnorkuríkra ljóseinda•Oft á formi örstuttra blossa
-
Ein sameind getur gleypt fleiri en eina ljóseind samtímis:
Dæmi:
7;1 vs 3 hv
-
Vaxandi Orka:
Gleypni einnarljóseindar:
Gleypni þriggjaljóseinda:
Orka hverrar ljóseindar minnkar með fjölda gleyptraljóseinda fyrir sömu heildarorku
-
T.d.:
Orkuríkrarútfjólublárargeislunar þörf
8
Orka
Sýnilegt ljós nægir:
Auðveldara, tæknilega
9,orkuform
Einnig: Mögulegum orkuformum sameinda og atóma fjölgar með fjölda gleyptra ljóseinda, Dæmi: Mismunandi brautir rafeinda umhverfis atómkjarna:
1x 3x
Mikilvægt í“ljósefnafræði”
Rannsóknir á Íslandi:
Mælingar á tveggja og þriggja ljóseinda gleypni sameinda:
10,mælingar
Tækjauppsetning
PellinBrocaprisma
Gas-LASER
Lit-LASER
I. Mælingar:a) “Einföld aðferð” / gassýni:
+
-
LASER beam
9
LASER beamLASER beamLASER beamLASER beam
Gas-blöndun
spýttari Jónþrýstir Raflinsur
Pumpa
linsa
LASER-geisli
Pumpa
TOF-Rör
jónir
b) Jónun og massagreiningar:
tölva
út
Spennu-deilir
HV-2Kv
HX spýttari
TurboPumpa
TOF rör
safnlinsa
MCP skynjari
sveiflusjá
tölva
Gas Laser
Inn
út
Lit- LaserSHG
Tíma-seinkun200-1200 S
Lit-laser stjórntæki
Pellin Broca prisma
SHG stjórnbox
Inn
LASER-tæki
jónunarklefar
TOFrör
C2H2
Stórar Lífrænar sameindir : Líf(?)
Himin-geimurinn
???
út
Spennu-deilir
HV-2Kv
C2H2spýttari
TurboPumpa
TOF rör
safnlinsa
MCP skynjari
sveiflusjá
tölva
Gas Laser
Inn
út
Lit- LaserSHG
Tíma-seinkun200-1200 S
Lit-laser stjórntæki
Pellin Broca prisma
SHG stjórnbox
Inn
-1 4
-1 2
-1 0
-8
-6
-4
-2
0
x10
3
3 02 52 01 51 050
Io n m a s s (a m u )
H+
CH+
CH2+
C+ C2+
C2H+
C2H2+
Mag
n jó
na
Jón-styrkur
LASER geislun C2H2
Massi jóna Flugtími jóna
Orka
HCCH:
HCCH*:
Orka
C2 H2
HCCH*:
C2
+
+
Orka
HCCH*:
Orka
HCCH*:
CH2C
-1 4
-1 2
-1 0
-8
-6
-4
-2
0
x10
3
3 02 52 01 51 050
Io n m a s s (a m u )
H+
CH+
CH2+
C+C2
+
C2H+
C2H2+
Mag
n jó
na
Jón-styrkur
LASER geislun C2H2
Flugtími jónaMassi jóna
C2H2
Stórar Lífrænar sameindir : Líf(?)
Himin-geimurinn
???
C2H2
Stórar Lífrænar sameindir : Líf(?)
Himin-geimurinn
???C2
CCH2
O3
O3
Cl
Hvernig er efnafræði ósoneyðingar-innar?
Hvernig myndast ósonlagið og hver eru áhrif þess?
O2 O
O3
20 km
( )
( )
20 km
20 km O3+O-> O2+O2
Hvernig getur ósonlagið eyðst af völdum mengunarefna?
20 km
20 km
O3 + O -> O2+O2
out
Voltagedevider
HV-2Kv
HCl nozzle
TurboPump
TOF
lense
MCP detector
oscilloscope
computer
Excimer Laser
In
út
Dye- Laser
SHG
Time delay200-1200 S
laser control
Pellin Broca prism
SHG control
In
REMPI-TOF
-28.5
-28.0
-27.5
-27.0
-26.5
-26.0
x103
4003002001000
Intensity
Mw1 3512
H+
35Cl+
H35Cl+
H37Cl+
12C+
Two photon resonance excitation=82842.36 cm-1
Mass spectrum RCl = HCl
80
70
60
50
40
30
x10
3
8006004002000
82849.4 cm-1
j´=2
82848.76j´=3
82847.8j´=4
82846.44j´=5
82844.84j´=6
82836.36j´=9
82842.36j´=7
82839.8j´=8
82833.6cm-1
82842.88
Mw / rel.
H+
35Cl+H35Cl+
H37Cl+
80
70
60
50
40
30x1
03
8006004002000
82849.4 cm-1
j´=2
82848.76j´=3
82847.8j´=4
82846.44j´=5
82844.84j´=6
82836.36j´=9
82842.36j´=7
82839.8j´=8
82833.6cm-1
82842.88
Mw / rel.
35Cl+
H35Cl+
H37Cl+
30,0323
32,1132
34,2637
36,484
38,7739
41,1336
43,5629
46,0619
82
83
3,6
82
83
5,6
7
82
83
8,4
24
82
84
0,7
14
29
82
84
2,3
6
82
84
4,1
27
27
82
84
6,2
4
82
84
7,9
92
82
84
9,8
26
67
82
85
1,7
46
67-30000-28500-27000-25500-24000-22500-21000-19500-18000-16500-15000-13500-12000-10500-9000-7500-6000-4500-3000-15000
150030004500600075009000
10500120001350015000
2xhv
Mw
35Cl+
37Cl+H37Cl+H35Cl+
/cm-1
82833,6
82838,768
82842,88
82846,82857
82850,68
0,7
23
62
4
1
1,3
20
98
33
,10
81
34
,84
9
36
,63
45
38
,46
46
40
,33
93
-29967-28540-27113-25686-24259-22832-21405-19978-18551-17124-15697-14270-12843-11416-9989-8562-7135-5708-4281-2854-14270142728544281570871358562998911416128431427015697
2xhv
Mw /amu
35Cl+
37Cl+
H37Cl+
H35Cl+
H+
/cm-1
HCl*
HCl+
H+ + Cl
(i)
(ii)
(1)
(2)
(3)
(4)
number ofphotons:
H* +Cl
H+
H+ Cl*
Cl+
(v) (vi)
(iii) (iv)
H+Cl-
(2)
2h
C+
CH3+
69600cm-1
69936 cm-1
CH3Br2D REMPI
CH2+
CH+
Massi
8000
6000
4000
2000
0
69.7469.7269.7069.6869.6669.64x10
3
1D REMPI for C+
=> Staðfesting á tilvist C frumeinda
CH3Br
CH3Br*
H2+ C + HBr
H2+ C*+ HBr
H2+ C+ +HBr+e-Orka
CCHH
HHHH
BrBr
CX ZY
R
C frumeindir mikilvægar grunneiningar fyrir myndun lífrænna efna:
Gasþensla
Kæling
Spennu-deilir
HV-2Kv
HF spýttari
TurboPumpa
TOF rör
safnlinsa
MCP skynjari
sveiflusjá
tölva
Gas Laser
Inn
út
Lit- LaserSHG
Tíma-seinkun200-1200 S
Lit-laser stjórntæki
Pellin Broca prisma
SHG stjórnbox
Inn
...HF
HF
HF
HFHFSamloðunSameinda vegnakulda
(HF)n sameindaþyrpingar:
(HF)2 (HF)3 (HF)4
11,2-3-hv gl.
Tveggja og þriggja ljóseinda gleypni sameindarinnar HBr:
Gleypni sem fall af lit ljóss / orku ljóseinda:
12,róftúlkun
Breytingar í orkuformum samfara þriggja ljóseinda gleypni(J):
J
(J:Q)J-1;P J+1;RJ-3;N (J-2;O) (J+2;S) J+3;T
Fjögur ólík orkuástönd (N,P,R,T) getamyndast per eitt upphafsástand
Þyrpingar af toppum svara til ákveðinna ástanda: N,O,P,....
13,merking rófa
Úrvinnsla mæligagna skv. Líkanreikningum:
•Skv. líkani fyrir áhrif ljóseinda á orku sameinda (skammtafræði)•Áætla hvaða ljósorka gleypist•Áætla magn gleypingar
Líkt eftir mældu litrófi, sbr.:
14,hermun
Líkani er breytt uns samsvörun fæst milli útreiknaðs og mælds litrófs
Þá er unnt að ráða í eiginleika sameindanna og orku þeirra út frá forsendum líkansins
Upplýsingar fást um sameindirnar og orkueiginleika þeirra:
15,lokagl.
-
* Sjá: http://www.hi.is/~agust/