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Dynamic of TNT photo dissociation studied by femtosecond laser-mass spectroscopy
Osorio Cantillo, Celia M.
Osorio Cantillo, Celia M.
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Abstract
The 2,4,6-trinitrotoluene, (TNT), is a widely used explosive material whose photo-dissociation both as a solid and in solution using light radiation has been previously studied. TNT can be used as suitable molecule to learn about the elementary process involved in photo induced dissociation. Furthermore, results in TNT photochemistry may provide information on sensing schemes for this explosive, which can be extrapolated to the detection of other nitroexplosives. NOâ‚‚ and NO are typically associated with the photodegradation of TNT. Thus studies that can establish the kinectic energy distribution of nascent NOâ‚‚ and secondary NO have the potential of contributing to selective sensing by adding to a library based on differences in internal energy distribution in photoproducts of nitro explosives. The purpose of this study is to establish the kinetic energy distribution of NOâ‚‚ and NO as a product of photo-fragmentation of neat TNT or and TNT on Ottawa sand using femtosecond laser pulses for molecular dissociation and subsequent mass spectrometry measurements as a function of time. Photolysis experiments on TNT deposits irradiated with 100 femtosecond laser pulses at 400 nm and 266 nm wavelengths were performed. NOâ‚‚ and NO were analyzed as key fragments. The obtained data showed that there are slight differences in the NOâ‚‚ and NO speeds from TNT crystals and TNT deposited on sand and vapor phase of TNT. Those results indicate that the energetic processes that result in fragments ejection are different in all cases. In conclusion, photo-fragmentation using femtosecond lasers followed by mass spectrometry measurement is a sensitive approach for the kinetic energy distribution establishment of NO/NOâ‚‚ fragments; besides, its effectiveness could be enhanced coupling it with another spectroscopic method for trace amounts detection of nitrorganic explosives.
El 2,4,6-trinitrotoluene, (TNT), es un material explosivo extensamente usado cuya foto-disociación como sólido y en solución usando la radiación por luz ha sido estudiado previamente. TNT se puede utilizar como molécula apropiada para aprender sobre el proceso elemental implicado en la disociación foto-inducida.Además, los resultados de la fotoquÃmica del TNT pueden proporcionar la información para los esquemas de detección a distancia para este explosivo, los cuales se pueden extrapolar a la detección de otros nitroexplosives. NOâ‚‚ y NO se asocian tÃpicamente a la fotodegradación del TNT. Asà estudios que puede establecer la distribución de la energÃa cinética del NOâ‚‚ naciente y del NO secundario, tienen el potencial de contribuir a la detección selectiva agregando a una biblioteca basada en diferencias en la distribución de la energÃa interna en los fotoproductos de nitroexplosivos. El propósito de este estudio es establecer la distribución de la energÃa cinética de NOâ‚‚ y NO como producto de la foto-fragmentación del TNT solo o/y de TNT en arena de Ottawa usando los pulsos de un laser de femtosegundos para la disociación molecular y las subsecuentes medidas de espectrometrÃa de masas en función del tiempo. Los experimentos del fotólisis en los depósitos de TNT irradiados con pulsos del laser de 100 femtosegundos en longitudes de onda de 400 nm y 266 nm fueron realizados. NOâ‚‚ y NO fueron analizados como fragmentos claves. Los datos obtenidos demostraron que hay diferencias leves en las velocidades del NOâ‚‚ y del NO provenientes de los cristales de TNT y TNT depositados en la arena y de la fase vapor del TNT. Esos resultados indican que los procesos energéticos que dan lugar a la eyección de los fragmentos son diferentes en todos los casos. En conclusión, la foto-fragmentación usando laseres de femtosegundo seguidos por medidas de espectrometrÃa de masas es un acercamiento sensible para el establecimiento de la distribución de la energÃa cinética de los fragmentos NO/NOâ‚‚; además, su eficacia podrÃa ser realzada acoplando con otro método espectroscópico para la detección de cantidades en trazas de explosivos nitrorgánicos.
El 2,4,6-trinitrotoluene, (TNT), es un material explosivo extensamente usado cuya foto-disociación como sólido y en solución usando la radiación por luz ha sido estudiado previamente. TNT se puede utilizar como molécula apropiada para aprender sobre el proceso elemental implicado en la disociación foto-inducida.Además, los resultados de la fotoquÃmica del TNT pueden proporcionar la información para los esquemas de detección a distancia para este explosivo, los cuales se pueden extrapolar a la detección de otros nitroexplosives. NOâ‚‚ y NO se asocian tÃpicamente a la fotodegradación del TNT. Asà estudios que puede establecer la distribución de la energÃa cinética del NOâ‚‚ naciente y del NO secundario, tienen el potencial de contribuir a la detección selectiva agregando a una biblioteca basada en diferencias en la distribución de la energÃa interna en los fotoproductos de nitroexplosivos. El propósito de este estudio es establecer la distribución de la energÃa cinética de NOâ‚‚ y NO como producto de la foto-fragmentación del TNT solo o/y de TNT en arena de Ottawa usando los pulsos de un laser de femtosegundos para la disociación molecular y las subsecuentes medidas de espectrometrÃa de masas en función del tiempo. Los experimentos del fotólisis en los depósitos de TNT irradiados con pulsos del laser de 100 femtosegundos en longitudes de onda de 400 nm y 266 nm fueron realizados. NOâ‚‚ y NO fueron analizados como fragmentos claves. Los datos obtenidos demostraron que hay diferencias leves en las velocidades del NOâ‚‚ y del NO provenientes de los cristales de TNT y TNT depositados en la arena y de la fase vapor del TNT. Esos resultados indican que los procesos energéticos que dan lugar a la eyección de los fragmentos son diferentes en todos los casos. En conclusión, la foto-fragmentación usando laseres de femtosegundo seguidos por medidas de espectrometrÃa de masas es un acercamiento sensible para el establecimiento de la distribución de la energÃa cinética de los fragmentos NO/NOâ‚‚; además, su eficacia podrÃa ser realzada acoplando con otro método espectroscópico para la detección de cantidades en trazas de explosivos nitrorgánicos.
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Date
2006