[论文解读] The efficient photodesorption of nitric oxide (NO) ices A laboratory astrophysics study

Rémi Dupuy, Géraldine Féraud+9 more|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 47被引用 6

一句话总结

本研究通过可调谐同步辐射光源在真空紫外（VUV）辐射下，实验测量了纯一氧化氮（NO）冰在真空条件下的光致脱附产率。结果表明，NO光致脱附效率极高，在星际辐射场条件下平均产率为每光子1.3 × 10⁻²个分子，与CO冰相当，表明NO在冷星际环境中冰层化学及气-粒化学网络中具有重要作用。

ABSTRACT

International audience

研究动机与目标

• 量化纯NO冰在天体物理相关VUV辐射下的光致脱附产率。
• 理解NO在星际冰化学中的作用，特别是其作为关键氮载体中间体的角色。
• 将NO光致脱附效率与CO和H2O等常见星际冰进行比较。
• 评估高光致脱附产率对致密和稀薄星际介质中气-粒化学模型的影响。
• 为寒冷分子云中含氮物种的天体化学模型提供基础实验室数据。

提出的方法

• 使用SOLEIL同步辐射装置的DESIRS光束线，对原位生长的NO冰薄膜（10 K）进行可调谐、单色VUV光照射。
• 采用无窗耦合方式连接光束线，以保护高能光子（6–13.6 eV）。
• 利用分辨率为0.3 amu的四极质谱仪（QMS）定量检测光致脱附的NO分子。
• 通过程序升温脱附（TPD）校准冰层厚度，达到亚单层精度。
• 在入射光通量上游使用校准的AXUV光电二极管测量光子通量，以实现绝对产率测定。
• 通过扫描光子能量并归一化于入射光子通量，获得光致脱附产率谱。

实验结果

研究问题

• RQ1 在6–13.6 eV VUV波段范围内，纯NO冰的绝对光致脱附产率是多少？
• RQ2 NO光致脱附效率与CO及其他常见星际冰相比如何？
• RQ3 NO冰的主要光致脱附机制（直接过程、间接激发电子转移DIET，或光化学过程）是什么？
• RQ4 光致脱附产率在天体物理相关紫外辐射场（如ISRF、内核辐射场）下如何外推？
• RQ5 与纯冰相比，分子环境（如CO富集或H2O富集的混合物）在多大程度上改变NO光致脱附产率？

主要发现

• 在内核辐射场条件下，纯NO冰的平均光致脱附产率为每光子1.3 × 10⁻²个分子；在星际辐射场（ISRF）条件下为每光子1.1 × 10⁻²个分子。
• NO光致脱附表现出一个宽广且无结构的吸收带，最大值位于6 eV，与CO冰光致脱附中观察到的振动结构形成鲜明对比。
• NO的光致脱附产率与纯CO冰处于同一数量级，表明弱结合双原子分子具有高效率。
• 大部分光致脱附（约一半）来自高能光子（>12–13.6 eV），表明高能VUV辐射有显著贡献。
• 通过固体NO的吸收光谱外推低于6 eV的产率（受实验截止限制），结果表明在ISRF条件下产率相近，处于实验不确定度范围内。
• NO的高光致脱附效率表明，它可能是冷星际区域气相NO的主要来源，尤其是在外层冰幔中可能与CO或H2O共存的区域。