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[pt] DESSORÇÃO IÔNICA INDUZIDA POR ÍONS ENERGÉTICOS PESADOS EM GELOS ASTROFÍSICOS: H2O, C2H2, C2H6 E N2O / [en] IONIC DESORPTION INDUCED BY ENERGETIC HEAVY IONS ON ASTROPHYSICAL ICES: H2O, C2H2, C2H6 AND N2O26 January 2023 (has links)
[pt] Um espectrômetro de massa PDMS-252Cf-TOF (Time-of-Flight Plasma
Dessorption Mass Spectrometry) foi usado para analisar amostras condensadas
de água pura e misturas de H2O:C2H2, H2O:C2H6 e H2O:N2O, em temperaturas
entre 10 e 100 K. Os íons dessorvidos devido ao impacto foram identificados
e seus rendimentos de dessorção determinados. Observa-se que a distribuição
desses rendimentos em função da massa dos íons pode ser descrita pela soma
de duas exponenciais. Este resultado sugere fortemente que ocorrem dois
processos de formação de agregados: um, via emissão direta de fragmentos
do sólido e outro, via recombinação de fragmentos na fase gasosa. Para H2O
puro, os principais agregados dessorvidos são: ((H2O)nH2O+, (H2O)nH3O+,
On +, (H2O)nO−, (H2O)nOH− e On
−. Para misturas de gelos H2O:C2H2 e
H2O:C2H6, são observadas as séries (C2H2)n
+ e (C2H6)n
+. Para H2O:N2O, as
séries Nn
+, (O)nN2
+, (O)nN2−, (O)nN4−, e (N2)nNO+ são as mais abundantes.
A Teoria do Funcional da Densidade (DFT), no nível B3LYP/6-31G,
foi usada para calcular a estabilidade molecular dos íons moleculares secundários
emitidos. Cálculos para as estruturas C2Hm
+ (com m = 1 a 6) geraram
26 estruturas estáveis. As curvas de estabilidade por massa/carga obtidas
são comparadas com aquelas obtidas experimentalmente para os rendimentos
de dessorção por massa/carga para os mesmos íons. Tal metodologia é utilizada
para prever as conformações mais prováveis dos íons dessorvidos. / [en] A PDMS-252Cf-TOF (Time-of-Flight Plasma Desorption Mass Spectrometry)
mass spectrometer was used to analyze condensed samples of pure water
and mixtures of H2O:C2H2, H2O:C2H6 and H2O:N2O, at temperatures between
10 and 100 K. The ions desorbed due to the projectile impact were identified
and their desorption yields determined. It is observed that the yield distributions
as a function of the mass of the ions can be described by the sum of
two exponentials. This result strongly suggests that two processes of aggregate
formation occur: one, via direct emission of fragments from the solid and the
other, via recombination of fragments in the gas phase. For pure H2O, the
main desorbed aggregates are: ((H2O)nH2O+, (H2O)nH3O+, On
+, (H2O)nO−,
(H2O)nOH− and On
−. For mixtures of ices H2O:C2H2 and H2O:C2H6, the series
(C2H2)n
+ and (C2H6)n
+ are observed. For H2O:N2O, the series Nn
+, (O)nN2
+,
(O)nN2−, (O)nN4−, and (N2)nNO+ are the most abundant.
Density Functional Theory (DFT), at the B3LYP/6-31G level, was
used to calculate the molecular stability of emitted secondary molecular ions.
Calculations for the C2Hm
+ structures (with m = 1 to 6) generated 26 stable
structures. The stability curves per mass/charge obtained are compared with
those obtained experimentally for the desorption yields per mass/charge for the
same ions. Such methodology is used to predict the most likely conformations
of the desorbed ions.
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[en] EXPERIMENTAL AND THEORETICAL ANALYSIS OF (NH3)NNHM(+)(-) ION CLUSTERS DESORBED FROM SOLID AMMONIA BOMBARDED BY 65 MEV ION PROJECTILES / [pt] ESTUDO TEÓRICO E EXPERIMENTAL DE AGREGADOS IÔNICOS (NH3)NNHM(+)(-) DESSORVIDOS DE AMÔNIA SÓLIDA BOMBARDEADA POR ÍONS DE 65 MEVRAFAEL MARTINEZ RODRIGUEZ 31 March 2008 (has links)
[pt] Um espectrômetro de massa tipo tempo-de-vôo, montado no
Laboratório
Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - SP), foi utilizado
para analisar os íons
dessorvidos de uma amostra de amônia condensada
(temperaturas de análise: 25 a
150 K) ao ser impactada por fragmentos de fissão do 252Cf.
O espectrômetro
permite identificar e determinar as abundâncias das
espécies iônicas dessorvidas.
Quanto à parte teórica, foram feitos cálculos para
determinar as estruturas mais
estáveis dos agregados de NH3 e para determinar suas
dinâmicas de emissão de íons
secundários observados na parte experimental.
A amônia foi escolhida por sua semelhança com a água, uma
molécula muito
bem estudada. Outra razão é o atual interesse em determinar
a formação de
compostos orgânicos nas superfícies de corpos
interestelares, uma vez que está
comprovada a presença da amônia naquelas superfícies. Nos
espectros obtidos
observa-se a formação de agregados de amônia que podem ser
representados por
(NH3)nNHm
± com n = 0-30 e m = 0-5, para íons positivos, e com n = 0-
3 para íons
negativos. Uma forma de evidenciar a possibilidade de
formação de novos
compostos foi realizar experiências com a mistura NH3-CO,
com a mesma
montagem experimental utilizada para a amônia. Observa-se
no espectro obtido
(antes da sublimação do CO a 30 K) linhas de massa
resultantes de reações
primárias que correspondem a íons moleculares híbridos com
estrutura CnOmHl+.Os cálculos teóricos referentes às
estruturas dos agregados foram realizados través do
programa Jaguar 5.5 e Jaguar 6.0. O objetivo é determinar
as estruturas mais estáveis dos agregados iônicos da amônia
através da teoria DFT (Teoria do Funcional de Densidade)
por meio da minimização da energia. Encontrou-se uma
relação direta entre as estabilidades determinadas e as
abundâncias relativas no espectro de massa. Finalmente
foram realizados cálculos com o modelo teórico de dessorção
iônica induzida por elétrons. Os resultados de distribuição
de velocidades e energias foram comparados com os dados
experimentais dos agregados da amônia (n = 0, 4),
apresentando uma concordância razoável em valor absoluto,
mas moderada em forma. / [en] A time-of-flight mass spectrometer, mounted at the
Laboratório National de
Luz Síncrotron (Campinas - SP), was used to analyze
desorbed ions of a condensed
ammonia sample (analyzing temperatures: 25 - 150 K) being
impacted by 252Cf
fission fragments . The spectrometer allows identifying and
determining the relative
yields of ionic desorbed species. Besides, it had been made
theoretical calculations
to determine the most stable cluster structures as well as
to determine the emission
dynamics of NH3 clusters observed in the experimental part.
The ammonia was chosen because of its similarity with the
water molecule
(very well studied). Another reason is the current interest
in determining the organic
compounds formation in the interstellar surfaces, now that
it is proven the presence
of ammonia in those surfaces. The measured spectra show the
formation of
ammonia clusters that can be represented by (NH3)nNHm
± with n = 0 - 30 and m = 0
- 5 for positive ions, and n = 0 - 3 for negative ones. One
way to evidence the
formation possibility of new compound is to perform
experiments with CO-NH3
mixture samples, using the same experimental set up used
for the ammonia. In the
spectrum measured before CO sublimation (30 K), mass lines,
product of primary
reactions, corresponding to hybrid molecular ions having
the CnOmHl
+ structure
were observed.
Theoretical calculations referring to cluster structures
had been carried out
using the programs Jaguar 5,5 and Jaguar 6.0. The objective
is to determine the
most stable structures of the ammonia clusters through the
Density Functional
Theory (DFT) by means of energy minimizations. A direct
relation between the
computed stabilities and the relative abundances in the
mass spectra was found.
Finally calculations with the Secondary Electron Induced
Desorption (SEID) model
had been carried out. Results of velocity and energy
distributions had been
compared with the experimental data of ammonia clusters (n
= 0, 4), presenting a
good agreement in absolute values but moderate agreement in
shape.
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