Laser plasma induced ionization of volatile organic compounds
Ionisation de composés organiques volatils induite par un plasma laser
Abstract
Gas phase ion/molecule reactions between laser produced positive or negative ions and organic molecules were studied by Fourier transform/ion cyclotron resonance/mass spectrometry. Pure metal, metal halide salts and silicone wafer targets were irradiated by laser pulse, and positive and negative ions as well as electrons were formed. Their reactivity towards volatile organic molecules was studied and reaction mechanisms established. Acetophenone were tested as a model molecule for reactions with metal and silicone cations. Reactivities of different cations were correlated to their electronic configuration and promotion energy. Established experimental procedure were applied for ionization and ion-molecule reactions of polyhalogenated molecules. Perfluorotributylamine molecules were left to react with 21 different elemental cations and reaction products and mechanisms were defined. Some other environmental polyhalogenated molecules (dichlorodifluoromethane, halothane and endosulfane) were ionized and detected by the same methods. As complementary ionization method, negative mode ionization (reactions) were studied. Three different ionizing projectiles : laser produced electrons and halide ions as well as fragment halide ions were used to ionize (react with) above mentioned molecules. Electron attachment mechanisms are concurrent to negative ion-molecule reactions
Les réactions ion/molécule en phase gazeuse entre des ions positifs ou négatifs produits par laser et des molécules organiques ont été étudiées par spectrométrie de masse de résonance cyclotronique à transformée de Fourier. Des cibles de métal pur, de sels halogènes ou encore de silicium ont été irradiées par un faisceau laser, ce qui a conduit à la formation d'ions positifs et négatifs mais également à des électrons. La réactivité de ces espèces vis à vis de molécules organiques volatiles a été étudiée et les mécanismes de réactions établis. La molécule d'acétophénone a été testée en tant que composé modèle pour les réactions avec des cations de l'élément métallique ou semiconducteur (si). Des relations entre la réactivité des 18 différents cations sélectionnés ont été établies avec leur configuration électronique et leur énergie de promotion. Les paramètres expérimentaux optimaux ayant été ainsi définis, la procédure a été appliquée à l'ionisation et aux réactions ions/molécules de divers composes polyhalogènes. Ainsi la perfluorotributylamine a été mise en présence de 21 cations élémentaires différents. Les produits et les mécanismes des réactions observées ont été caractérisés. D'autres composés polyhalogènes rencontres en chimie de l'environnement (dichlorodifluorométhane, halothane et endosulfane) ont été ionises et détectés suivant la même méthodologie. L'ionisation en mode négatif (par réaction ion/molécule) a également été étudiée en tant que méthode complémentaire. Dans ce cas, les projectiles servant à l'ionisation ont été soit des électrons formés lors de l'interaction laser-matière à haute irradiance, soit des anions halogènes produits par laser ou encore ces mêmes anions résultant de la fragmentation de la molécule cible en phase gazeuse. Les mécanismes d'attachement d'électrons entrent en compétition avec l'ionisation par réactions ions/molécules
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