Investigación

Two, three and four photon absorption of naphthalene

J.C. Poveda*, A. Guerrero, I. Álvarez, and C. Cisneros

Laboratorio de Colisiones Atómicas Moleculares Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210 México, e–mail: jkclimb@fis.unam.mx*

Recibido el 22 de mayo de 2009
Aceptado el 9 de junio de 2009

Abstract

The effects of the multiple–photon absorption on the ionization, MPI, and dissociation, MPD, of Naphthalene were investigated. Laser radiation of 266 nm at pulse widths of 4.5 ns and intensities of the order of 10⁸–10¹⁰, and carrier gases, CGs, such as helium, neón, argon, krypton, and xenon were used. In order to identify the produced ions, the time of flight mass spectrometry technique, ToF–MS, was employed. From the experimental data the number of photons absorbed was calculated, being two at low energies per pulse, less than 1.0 mJ, where the parent ion, C10H₈⁺, was detected, in agreement with the ionization energy of Naphthalene, 8.14 eV. Increasing the energy per pulse to more than 1.0 mJ, new ions were observed, and three and four photons processes were identified. The effect of the CG was also investigated: the ion yields change as a function of energy per pulse and the CG. A sequence of pathways for photoionization and photodissociation was proposed taking into account the energy per pulse, number of absorbed photons and normalized ion yields.

Keywords: Naphthalene; PAHs; MPI; MPD; ToF–MS.

Resumen

Se investigó el efecto de la absorción múltiple de fotones en la ionización, MPI, y disociación, MPD, del Naftaleno. Para ello se utilizó radiacion láser de 266 nm con anchos de pulso de 4.5 ns, e intensidades del orden de 10⁸–10¹⁰, y diferentes gases acarreadores, CGs, como helio, nen, argón, criptón y xenón. La identificación de los iones resultantes de los procesos de MPI y MPD, se realizó mediante espectrometría de tiempo de vuelo, ToF–MS. De los datos experimentales se calculo el número de fotones absorbidos en los procesos mencionados, a bajas energías por pulso, menores que 1.0 mJ; se detecto principalmente el ion molecular, lo cual estuvo de acuerdo con el potencial de ionizacion del naftaleno, 8.14 eV. Al incrementar la energía por pulso, a mas de 1.0 mJ, se observó la formación de nuevos iones, como una consecuencia de la absorción de tres y cuatro fotones. Se propuso una secuencia de rutas de fragmentación para los procesos MPI y MPD, teniendo en cuenta la energía por pulso, el número de fotones absorbidos y las eficiencias iónicas normalizadas. También se investigó el efecto de los CGs, y se observó que las eficiencias iónicas cambian al variar la energía por pulso y el CG.

Descriptores: Naftaleno; PAHs; MPI; MPD; ToF–MS.

PACS: 32.80.Rm; 33.80.–b; 33.80.Eh; 34.50.Gb

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

Acknowledgements

The authors wish to express their thanks for the financial support of DGAPA–PAPIIT grants IN–109407, IN–10809, and CONACYT grants 24929 and 82521.

References

1. L.J. Allamandola, A.G. Tielens, and J.R. Barker, Astrophys. J. Supp. Ser. 71 (1989) 733.        [ Links ]

2. G.H. Herbig, Annu. Rev. Astrophys. 33 (1995) 19.        [ Links ]

3. T.W. Smith and R.G. Sharp, Aust. J. Chem. 58 (2005) 69.        [ Links ]

4. G. Mula, G. Malloci, and I. Porceddu, J. Phys.: Conf. Ser. 6 (2005) 217.        [ Links ]

5. D. Rolland, A.A. Specht, M.W. Blades, and J.W. Hepburn, Chem. Phys. Lett. 373 (2003) 292.        [ Links ]

6. R.S. Braga, P.M.V.B. Barone, and D.S. Galvao Journal of Molecular Structure: THEOCHEM 464 (1999) 257.        [ Links ]

7. T. Pino, P. Parneix, F. Calvo, and Ph. Bréchignac, J. Phys. Chem. A. 111 (2007) 4456.        [ Links ]

8. M.J. DeWitt and R.J. Levis, J. Chem. Phys. 102 (1995) 8670, ibid. J. Chem. Phys. 108 (1998) 7045, ibid. J. Chem. Phys. 110 (1999) 11368.        [ Links ]

9. H.W. Jochims, E. Ruhl, H. Baumgärtel, S. Tobita, and S. Leach, Int. Jour. Mass Spec. and Ion Proc. 167/168 (1997) 35.        [ Links ]

10. H.W. Jochims, H. Baumgärtel, and S. Leach, Astron. and Astrophys. J. 314 (1996) 1003.        [ Links ]

11. H.W. Jochims, H. Rasekh, E. Ruhl, H. Baumgärtel, S. Leach, Chem. Phys 168 (1992) 159.        [ Links ]

12. E. Mejia Ospino, I. Álvarez, and C. Cisneros, Rev. Mex. Fís. 50 (2004) 170.        [ Links ]

13. M.R.C. Cockett, H. Ozeki, K. Okuyama, and K. Kimura, J. Chem. Phys. 98 (1998) 7763.        [ Links ]

14. J.W. McConkey, S. Trajmar, K.F. Man, and J.M. Ratliff, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 25 (1992) 2197.        [ Links ]

15. H. Spooner, C.D. Cooper, J. Phys. Chem. 23 (1955) 646.        [ Links ]

16. Y. Fujimura, M. Onda, and T. Nakajima, Bull. Chem. Soc. Japan 46 (1973) 2034.        [ Links ]

17. R. Pariser, J. Chem. Phys. 24 (1956) 250.        [ Links ]

18. F. Salama and L.J. Allamandola, J. Chem. Phys. 94 (1991) 6964.        [ Links ]

19. N.–T. Van–Oanh, P. Désesquelles, S. Douin, and Ph. Bréchignac, J. Phys. Chem. A. 110 (2006) 5592; ibid. 110 (2006) 5599.        [ Links ]

20. F. Jobilois, A. Klotz, F.X. Gadea, and C. Joblin, Astronomy & Astrophysics 444 (2005) 629.        [ Links ]

21. Y.–P. Ho, R.C. Dumbar, Ch. Lifshitz, J. Am. Chem. Soc. 117 (1995) 6504.        [ Links ]

22. D.R. Reed, and S.R. Kass, J. Mass Spectrometry 35 (2000) 534.        [ Links ]

23. Y. Gotkins, M. Oleinikova, M. Naor, and Ch. Lifshitz, J. Phys. Chem. 97 (1993) 12282.        [ Links ]

24. H.W. Jochins, H. Rasejh, E. Ruhl, H. Baumgärtel, and S. Leach J. Phys. Chem. 97 (1993) 1312.        [ Links ]

25. S.P. Ekern, A.G. Marshall, J. Szczepanski, and M. Vala, J. Phys. Chem. A 102 (1998) 3498.        [ Links ]