Aca - Departamento de Física - Universidad Técnica Federico Santa ...

V Encuentro Sud Americano de Colisiones Inelásticas en la Materia
Medidas da distribuição de energia de moléculas e fragmentos moleculares
por espectroscopia de tempo de vôo com extração retardada.
Natalia Ferreira (1) , L. Sigaud (1) , V. L. B. de Jesus (2) , W. Wolff (1) , M. B. Shah (3) ,
and E. C. Montenegro (1)
1 Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, P.O. 68528, 21941-972 Rio de Janeiro, RJ, Brasil
2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, R. Lucio Tavares 1045, 26530-060 Nilópolis, RJ, Brasil
3 The Queen’s University Belfast, University Road Belfast, BT7 1NN, Northern Ireland, UK
email para correspondência: natalia@if.ufrj.br
Este trabalho apresenta medidas diretas da
distribuição de energia de moléculas e fragmentos
moleculares utilizando uma técnica de espectroscopia
por tempo de vôo com extração retardada,
que permite um estudo detalhado da dinâmica
de colisões com moléculas.
A metodologia proposta tem maior
sensibilidade para fragmentos de baixa energia
desde térmicos, supra térmicos, até alguns eV,
diferente de métodos tradicionais que são mais
sensíveis a fragmentos com energias mais altas.
A montagem experimental utilizada é
baseada em um espectrômetro de massa por
tempo de vôo, onde a interação ocorre dentro de
uma célula com o gás de interesse em equilíbrio
térmico com o ambiente. O pulso de elétrons é
intercalado com um pulso de extração, que pode
ser dado imediatamente após a passagem do feixe
de elétrons ou com um atraso temporal variável.
A função distribuição de velocidades é obtida
através dos produtos medidos em função do
tempo de retardo pela modelagem da difusão dos
íons a partir da zona de interação.
Resultados preliminares, utilizando a
molécula N 2 , mostram que a metodologia
reproduz com fidelidade a distribuição de
energia térmica (de Maxwell -Boltzmann) para a
molécula mãe simplesmente ionizada N + 2 . Como
pode ser visto na figura, os círculos fechados são
o resultado teórico para distribuição de
velocidades de MB, e os círculos abertos são os
dados experimentais.
O pico de razão massa/ carga = 14
possui contribuições do fragmento N + e da
molécula mãe duplamente ionizada, N ++ 2 , que
não são distinguíveis usando a espectroscopia de
massa usual. Através da análise da função
distribuição de velocidade é possível identificar
a contribuição de cada um desses íons. Na figura
as distribuições de velocidades do fragmento N +
e da molécula N ++ 2 se somam e são comparadas
aos dados experimentais, como indicado.
A questão da estabilidade de moléculas
++,
pequenas, como o N 2 duplamente carregadas
vem sendo estudada utilizando-se diferentes
técnicas: com moléculas contendo isótopos [1],
através da análise de sua meia vida em
aceleradores [2], e, mais recentemente,
utilizando detectores especiais supercondutores
[3]. O método aqui proposto é uma alternativa
++,
simples para tratar o problema. Como o N 2
possui velocidade térmica, podemos facilmente
identificá-lo, pois é nesta faixa que a
metodologia desenvolvida é mais precisa.
Referencias:
Figura: Frações de íons coletados em função do tempo de
retardo. A molécula mãe, N 2
q+
tem distribuição de energia
de Maxwell-Boltzmann (MB). O fragmento N + tem uma
função distribuição de velocidades dependente do canal de
fragmentação.
[1] T.D. Märk, J. Chem. Phys., vol 23, n. 9 (1975)
[2] D Mathur et al., J. Phys. B At. Mol, Opt. Phys. 28
3415-3426. (1995)
[3] Shiki et al, J. Mass Spectrom., 43: 1686–1691
(2008)
47 Valparaíso, Chile