与捕获的Th$^{3+}$的电荷交换和化学反应

我们测量了捕获的、缓冲气体冷却的Th$^{3+}$与各种气体的反应速率，并利用捕获离子质谱技术分析了反应产物。离子阱的寿命通常受限于与背景分子的反应，而Th$^{3+}$等多电荷离子的高电子亲和力使其更易损失。我们的结果表明，Th$^{3+}$与二氧化碳、甲烷和氧气的反应均接近经典朗之万速率，而与氩气、氢气和氮气的反应速率则低数个数量级。Th$^{3+}$与氧气和甲烷的反应主要通过电荷交换进行，而Th$^{3+}$与二氧化碳之间则同时发生电荷交换和化学反应。Th$^{3+}$在氦气中的损失速率与气体中杂质的反应一致。Th$^{3+}$与氮气和氩气的反应速率取决于Th$^{3+}$的内部电子构型。