Laser kütle spektrometresi kullanılarak bütan molekülünün izomerlerinin analizi
Analaysis of isomers of butane molecule using laser mass spectrometer
Yazar: TUĞBAHAN YILMAZ ALIÇ
Danışman: PROF. DR. HAMDİ ŞÜKÜR KILIÇ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Absorpsiyon = Absorption ; Ayrışma = Dissociation ; Kütle spektrometri = Mass spectrometry ; Moleküler dinamik = Molecular dynamic ; Moleküller = Molecules ; İyonlaşma = Ionization ; İzobütan = Isobutane

Özet:
Bu çalışmada yüksek güçlü nanosaniye laserle birlikte TOF-MS kullanılarak alkan grubunun bir üyesi olan bütan molekülünün izomerlerinin ayrışmalı iyonlaşması açıklanmıştır. 1064 nm, 532 nm ve 355 nm kullanılarak kütle spektrumundaki pik deseninin dalgaboyu ve laser gücüne bağlılığı sunulmuştur. Bu deneysel metot kimyasal analiz çalışmalarına nanosaniye laser kullanılarak yapılması durumunda bile yeterince ivme kazandıracak niletiktedir ve kütle spektrometresi bu konuda güncel uygulamalar ortaya koyabilme yeteneğine sahiptir. Kütle spektrumundaki baskın ana iyonun elde edilmesi arzulanmaktadır. Bu tür iyonlaştırma süreci yumuşak iyonlaştırma olarak bilinir ve uzun laser dalgaboyu ve kısa laser pulsu kullanılarak daha çok küçük ve orta büyüklükteki moleküllerin ana iyonu elde edilmektedir.Bütan molekülünün herbir izomeri üzerinde yapılan çalışmalarda, yüksek laser yoğunluğuna rağmen çok küçük bir ana iyon gözlenmiştir ve artan laser yoğunluğuyla fragment iyonların analizlerinde artış olmasına rağmen ana iyonun hacminde artış olmaması oldukça ilginç bir durum olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, her üç dalgaboyu için yaklaşık 1010-1013 W/cm2 olan benzer laser yoğunlukları kullanıldı ve bütan molekülünün fragmentasyon deseninde dalgaboyun bağlı anlamlı farklılıklar ortaya koyduğu gözlendi. Bu farklılıklar sonuç yorum olarak tartışılmıştır.

Abstract:
The present work demonstrates dissociative ionisation of butane isomers as members of alkanes using a TOF-MS connected to a high power nanosecond laser. Wavelength and laser power dependencies of the fragmentation patterns in mass spectra obtained using 1064 nm, 532 nm and 355 nm have been presented. This experimental method for chemical analysis is gaining momentum even using nanosecond lasers, the mass spectrometry is presenting popular applications on this subject. The dominant parent ion on the mass spectra makes identification unambiguous and of course desirable. This kind of ionisation process is known as soft ionisation and mostly being observed in the middle or small sized molecules using longer laser wavelengths and shorter laser pulses.Interesting new mass spectra of each of the isomers of butane molecula display a very small parent ion with dominating fragment ions which increases as laser intensity increases. Similar laser intensities for three wavelengths about 1010-1013 W/cm2 have been used and an amazing difference on the process attending to the dissociative ionisation dynamics have been presented and some significant differences of mass spectra taken at different wavelengths for both isomers have been presented in this work but no difference between isomers has been observed at these three wavelengths.