书 书贵州大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｈ２ Ｓ放电产生等离子体团簇的飞行时间质谱研究向前兰  ，王益军（咸阳师范学院与中国科学院近代物理研究所联合共建离子束与光物理实验室，陕西 咸阳 ７１２０００）摘要：质子化的硫化氢团簇是生物学、环境学和材料科学中重要的研究对象。对其气相存在形态的研究是研究其性质的基础。为了研究制备质子化硫化氢团簇的可行性，采用脉冲高压放电技术，利用自制的放电装置对４０ｐｓｉ的 Ｈ２ Ｓ和 Ａｒ超声射流脉冲混合气体（其中 Ｈ ２ Ｓ的浓度为２％）进行放电来制备质子化的硫化氢团簇分子。利用自主搭建的飞行时间质谱仪探测产生的离子团簇。实验根据结果得出，制备的团簇分子为 Ｈ ＋ （Ｈ２ Ｓ） ｎ （ｎ＝１～１５），搭...

  书 书贵州大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｈ２ Ｓ放电产生等离子体团簇的飞行时间质谱研究向前兰  ，王益军（咸阳师范学院与中国科学院近代物理研究所联合共建离子束与光物理实验室，陕西 咸阳 ７１２０００）摘要：质子化的硫化氢团簇是生物学、环境学和材料科学中重要的研究对象。对其气相存在形态的研究是研究其性质的基础。为了研究制备质子化硫化氢团簇的可行性，采用脉冲高压放电技术，利用自制的放电装置对４０ｐｓｉ的 Ｈ２ Ｓ和 Ａｒ超声射流脉冲混合气体（其中 Ｈ ２ Ｓ的浓度为２％）进行放电来制备质子化的硫化氢团簇分子。利用自主搭建的飞行时间质谱仪探测产生的离子团簇。实验根据结果得出，制备的团簇分子为 Ｈ ＋ （Ｈ２ Ｓ） ｎ （ｎ＝１～１５），搭建的装置能有效产生和探测离子团簇。关键词：团簇；质谱；硫化氢中图分类号：Ｏ６５７．６３文献标志码：Ａ团簇是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力形成的相对来说比较稳定的微观或亚微观聚集体，对其形成、结合和运动规律的研究，有助于发展和完善原子结合理论以及研究各种大分子和固体的形成规律。此外，团簇也是宇宙分子、尘埃、大气烟雾、溶胶、云层形成和发展等在实验室条件下的一种模拟，因此，研究团簇分子还可能为天体演化、大气污染控制和人工调节气候的研究提供线索。以硫为中心的氢键（ｓｕｌｆｕｒｃｅｎｔｅｒｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｓ）在生物系统和材料科学中都会存在并具备极其重大意义，近年来慢慢的受到关注 ［１２］ 。然而，ＳＣＨＢ网络结构的团簇研究非常少 ［３７］ 。其中，对于 Ｈ ＋ （Ｈ２ Ｓ） ｎ 团簇的研究更少，目前为止只有两个相关的研究工作。ＹＡＭＡＢＥ等 ［８］ 采用从头计算对 Ｈ ＋ （Ｈ２ Ｓ） ｎ （ｎ＝０～５）进行了基础级别的计算（ＨＦ／４３１Ｇ）。ＷＡＮＧ等 ［９］ 采用红外光谱和从头计算研究了 Ｈ ＋ （Ｈ２ Ｓ） ｎ （ｎ＝３～９）团簇的分子结构。本研究对 Ｈ２ Ｓ和 Ａｒ的超声射流脉冲混合气体进行脉冲高压放电产生团簇离子，利用自主设计的 Ｗｉｌｅｙ型脉冲式质谱分析仪 ［１０］ 探测 Ｈ ＋ （Ｈ２ Ｓ） ｎ（ｎ＝１～１５）离子团簇。１实验实验装置的详细介绍见文献［１０］。这里粗略地介绍一下实验条件。２％Ｈ２ Ｓ和 Ａｒ的混合气体（４０ｐｓｉ）经脉冲阀（Ｐａｒｋｅｒ，ＧｅｎｅｒａｌＶａｌｖｅｓｅｒｉｅｓ９，标称电压为 １２Ｖ）进入真空腔室。采用中科科仪生产的 ＦＦ１６０／７００复合型分子泵保证腔室的真空度，腔室内的动态气压为 ７６×１０－３ Ｐａ。在放电区瞬间加载脉冲高压对混合气体放电（放电装置中直流电源的电压设置为４０Ｖ，放电电容为１８８Ｆ），放电产生的等离子体经绝热膨胀后进入引出区被偏转电场加速，加速电压为 １０００Ｖ。用微通道板（ＭＣＰ）收集质谱信号，据信号的详细情况将微通道板的电源电压设置为 －１６００Ｖ或 －１７００Ｖ。基于 Ｗｉｌｅｙ型脉冲式质谱分析仪的原理 ［１１］ ，质量为 ｍ，带电量为 ｑ的离子在脉冲加速电场 Ｕ中获得动能：ｑＵ＝１２ｍｖ２（１）接着，离子在无场区漂移做匀速运动，时间与飞行距离 ｄ的关系为 ｔ＝ｄ／ｖ，于是得出飞行时间和离子质量的关系如下：ｍ槡ｑ＝２槡 Ｕｄｔ （２）由式（１）和（２）式可知，在一定的加速电场下，离子的质荷比与时间的平方成正比。真实的情况中，由于加载到电极上脉冲电压和粒子探测器响应的延迟， 收稿日期：２０２１０４１２基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｕ１８３２１７５，１１６０５１４７）；咸阳师范学院专项科研资助项目（ＸＳＹＫ１９０２８，２０１９Ｙ００４）作者简介：向前兰（１９７９），女，副教授，博士，研究方向：原子与分子物理，Ｅｍａｉｌ：ｘｉａｎｇｑｉａｎｌａｎ６９２＠１６３．ｃｏｍ．通讯作者：向前兰，Ｅｍａｉｌ：ｘｉａｎｇｑｉａｎｌａｎ６９２＠１６３．ｃｏｍ．网络首发时间：2022-03-07 19:54:59网络首发地址：