Spektroskopie und Steuerung der Photodissoziation von HCl in Edelgasmatrizen

Abstract

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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse und der Steuerung der Photodissoziation des HCl-Moleküls in einer Edelgasumgebung mit Laser- und Synchrotronstrahlung.

Die Photodissoziation aus dem Schwingungsgrundzustand wurde für die Systeme HCl/Xenon und HCl/Krypton mittels eines speziellen Aufbaus am 3m NIM2-Monochromator am Elektronenspeicherring Bessy I untersucht. Hierdurch konnte erstmals gezeigt werden, daß bei dem Prozeß der Photodissoziation auch ionische angeregte HCl-Zustände, die aufgrund der Edelgasumgebung energetisch abgesenkt werden, eine wesentliche Rolle spielen.

Es werden weiterhin experimentelle und theoretische Ergebnisse zur Grund- und Obertonanregung von matrixisoliertem HCl vorgestellt. Die experimentellen Studien zur IR-Anregung mittels Laseranregung erlaubten es erstmalig, den dritten Oberton des Moleküls zu vermessen, sowie die Kristallfeldaufspaltung der Rotationszustände im R(1)-Übergang in einer Edelgasumgebung mit hoher Genauigkeit aufzulösen. Die Symmetrie und die Stärke des Kristallfeldes wurden durch eigene Modellrechnungen über den Vergleich mit den experimentellen Daten bestimmt.

Die Steuerung des Photodissoziationsvorgangs gelang in dem System HCl/Krypton über die Schwingungsvoranregung des Moleküls in verschiedene Grund- und Obertöne mit Hilfe eines speziellen Lasersystems. Auf diesem Wege war es möglich, die Überschußenergie, welche das Molekül durch die Photoanregung erhält zu variieren. Mit zunehmender kinetischen Überschußenergie des Wasserstofffragments konnte eine erhöhte Dissoziationseffizienz beobachtet werden.

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The subject of this thesis is the analysis and the control of the photodissociation of the HCl-molecule in a noble gas crystal using laser and synchrotron sources.

The photodissociation from the vibrational ground state has been investigated for the systems HCl/Kr and HCl/Xe on a special set-up at the 3m NIM2-beamline at BESSY I. It has been shown for the first time that the process of photodissociation between 200 and 160 nm involves also excited charge-transfer states whose energies are lowered due to the solid state environment.

Further experimental studies have been done on the IR-excitation of HCl. The third overtone of the molecule has been directly excited by laser radiation for the first time. The crystalfield-splitting of the R(1)-branch of HCl in a xenon matrix has been clearly resolved too. Calculations have been performed within this work to determine the symmetry and the strength of the crystalfield.

The control of the photodissociation has been accomplished for the first time in the system HCl/Kr via the vibrational excitation of the molecule using a special laser system. This experiment allowed to vary the excess energy which the molecule gets in the excitation process. With increasing kinetic energy of the H-fragment a higher dissociation efficiency was observed.