We report the first experimental observations of X+1Σ+←X 2Π and a+3Π←X 2Π single-photon ionization transitions of the CH radical performed on the DESIRS beamline at the SOLEIL synchrotron facility. The radical was produced by successive hydrogen-atom abstractions on methane by fluorine atoms in a continuous microwave discharge flow tube. Mass-selected ion yields and photoelectron spectra were recorded as a function of photon energy using a double imaging photoelectron/photoion coincidence spectrometer. The ion yield appears to be strongly affected by vibrational and electronic autoionizations, which allow the observation of high Rydberg states of the neutral species. The photoelectron spectra enable the first direct determinations of the adiabatic ionization potential and the energy of the first triplet state of the cation with respect to its singlet ground state. This work also brings valuable information on the complex electronic structure of the CH radical and its cation and adds new observations to complement our understanding of Rydberg states and autoionization processes.

1.
T.
Heurlinger
and
E.
Hulthén
,
Zeitschrift Fuer Wissenschaftliche Photogr. Photophys. Und Photochem.
18
,
241
(
1919
).
2.
A.
Kalemos
,
A.
Mavridis
, and
A.
Metropoulos
,
J. Chem. Phys.
111
,
9536
(
1999
).
3.
T.
Masseron
,
B.
Plez
,
S.
Van Eck
,
R.
Colin
,
I.
Daoutidis
,
M.
Godefroid
,
P.-F.
Coheur
,
P.
Bernath
,
A.
Jorissen
, and
N.
Christlieb
,
Astron. Astrophys.
571
,
A47
(
2014
).
4.
Z.
Biglari
,
A.
Shayesteh
, and
A.
Maghari
,
Comput. Theor. Chem.
1047
,
22
(
2014
).
5.
S. A.
Davidson
,
K. M.
Evenson
, and
J. M.
Brown
,
Astrophys. J.
546
,
330
(
2001
).
6.
G.
Herzberg
and
J. W. C.
Johns
,
Astrophys. J.
158
,
399
(
1969
).
7.
J. C.
Pearson
and
B. J.
Drouin
,
Astrophys. J. Lett.
647
,
L83
(
2006
).
8.
J. K. G.
Watson
,
Astrophys. J.
555
,
472
(
2001
).
9.
P. F.
Bernath
,
C. R.
Brazier
,
T.
Olsen
,
R.
Hailey
,
W. T. M. L.
Fernando
,
C.
Woods
, and
J. L.
Hardwick
,
J. Mol. Spectrosc.
147
,
16
(
1991
).
11.
A.
Carrington
and
D. A.
Ramsay
,
Phys. Scr.
25
,
272
(
1982
).
12.
A. E.
Douglas
and
J. R.
Morton
,
Astrophys. J.
131
,
1
(
1960
).
13.
P. N.
Ghosh
,
M. N.
Deo
, and
K.
Kawaguchi
,
Astrophys. J.
525
,
539
(
1999
).
14.
F. J.
Grieman
,
B. H.
Mahan
,
A.
O’Keefe
, and
J. S.
Winn
,
Faraday Discuss. Chem. Soc.
71
,
191
(
1981
).
15.
R.
Hakalla
,
R.
Kepa
,
W.
Szajna
, and
M.
Zachwieja
,
Eur. Phys. J. D
38
,
481
(
2066
).
16.
I.
Kusunoki
and
C.
Ottinger
,
J. Chem. Phys.
73
,
2069
(
1980
).
17.
A.
Para
,
J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys.
24
,
3179
(
1991
).
18.
S.
Truppe
,
R. J.
Hendricks
,
E. A.
Hinds
, and
M. R.
Tarbutt
,
Astrophys. J.
780
,
71
(
2014
).
19.
M.
Zachwieja
,
J. Mol. Spectrosc.
170
,
285
(
1995
).
20.
M.
Zachwieja
,
J. Mol. Spectrosc.
182
,
18
(
1997
).
21.
P.
Chen
,
J. B.
Pallix
,
W. A.
Chupka
, and
S. D.
Colson
,
J. Chem. Phys.
86
,
516
(
1987
).
22.
Y.
Chen
,
J.
Jin
,
L.
Pei
,
X.
Ma
, and
C.
Chen
,
J. Electron Spectros. Relat. Phenomena
108
,
221
(
2000
).
23.
Y.
Wang
,
L.
Li
, and
W. A.
Chupka
,
Chem. Phys. Lett.
185
,
478
(
1991
).
24.
G.
Barinovs
and
M. C.
van Hemert
,
Chem. Phys. Lett.
399
,
406
(
2004
).
25.
J.
Barsuhn
and
R. K.
Nesbet
,
J. Chem. Phys.
68
,
2783
(
1978
).
26.
A.
Giusti-Suzor
and
H.
Lefebvre-Brion
,
Astrophys. J. Lett.
214
,
L101
(
1977
).
27.
M. M.
Graff
and
J. T.
Moseley
,
Chem. Phys. Lett.
105
,
163
(
1984
).
28.
A. W.
Kanzler
,
H.
Sun
, and
K. F.
Freed
,
Int. J. Quantum Chem.
39
,
269
(
1991
).
29.
M.
Kleinschmidt
,
T.
Fleig
, and
C. M.
Marian
,
J. Mol. Spectrosc.
211
,
179
(
2002
).
30.
C.
Lavín
,
A. M.
Velasco
, and
I.
Martín
,
Astrophys. J.
692
,
1354
(
2009
).
31.
G. J.
Vázquez
,
J. M.
Amero
,
H. P.
Liebermann
,
R. J.
Buenker
, and
H.
Lefebvre-Brion
,
J. Chem. Phys.
126
,
164302
(
2007
).
32.
G. A.
Garcia
,
X.
Tang
,
J.-F.
Gil
,
L.
Nahon
,
M.
Ward
,
S.
Batut
,
C.
Fittschen
,
C. A.
Taatjes
,
D. L.
Osborn
, and
J.-C.
Loison
,
J. Chem. Phys.
142
,
164201
(
2015
).
33.
G. A.
Garcia
,
B.
Gans
,
X.
Tang
,
M.
Ward
,
S.
Batut
,
L.
Nahon
,
C.
Fittschen
, and
J.-C.
Loison
,
J. Electron Spectros. Relat. Phenomena
203
,
25
(
2015
).
34.
F.
Holzmeier
,
M.
Lang
,
I.
Fischer
,
P.
Hemberger
,
G. A.
Garcia
,
X.
Tang
, and
J.-C.
Loison
,
Phys. Chem. Chem. Phys. (Incorporating Faraday Trans.)
17
,
19507
(
2015
).
35.
L.
Nahon
,
N.
de Oliveira
,
G. A.
Garcia
,
J.-F.
Gil
,
B.
Pilette
,
O.
Marcouillé
,
B.
Lagarde
, and
F.
Polack
,
J. Synchrotron Radiat.
19
,
508
(
2012
).
36.
G. A.
Garcia
,
B. K.
de Miranda
,
M.
Tia
,
S.
Daly
, and
L.
Nahon
,
Rev. Sci. Instrum.
84
,
069902
(
2013
).
37.
J. C.
Poully
,
J. P.
Schermann
,
N.
Nieuwjaer
,
F.
Lecomte
,
G.
Gregoire
,
C.
Desfrancois
,
G. A.
Garcia
,
L.
Nahon
,
D.
Nandi
,
L.
Poisson
, and
M.
Hochlaf
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
12
,
3566
(
2010
).
38.
C. E.
Moore
,
Tables of Spectra of Hydrogen, Carbon, Nitrogen, and Oxygen Atoms and Ions
(
CRC Press
,
Boca Raton
,
1993
).
39.
A. M.
Schulenburg
,
C.
Alcaraz
,
G.
Grassi
, and
F.
Merkt
,
J. Chem. Phys.
125
,
104310
(
2006
).
40.
W. A.
Chupka
,
J. Chem. Phys.
98
,
4520
(
1993
).
41.
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
G.
Scalmani
,
V.
Barone
,
B.
Mennucci
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
M.
Caricato
,
X.
Li
,
H. P.
Hratchian
,
A. F.
Izmaylov
,
J.
Bloino
,
G.
Zheng
,
J. L.
Sonnenberg
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Kitao
,
H.
Nakai
,
T.
Vreven
,
J. A.
Montgomery
, Jr.
,
J. E.
Peralta
,
F.
Ogliaro
,
M.
Bearpark
,
J. J.
Heyd
,
E.
Brothers
,
K. N.
Kudin
,
V. N.
Staroverov
,
R.
Kobayashi
,
J.
Normand
,
K.
Raghavachari
,
A.
Rendell
,
J. C.
Burant
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
M.
Cossi
,
N.
Rega
,
J. M.
Millam
,
M.
Klene
,
J. E.
Knox
,
J. B.
Cross
,
V.
Bakken
,
C.
Adamo
,
J.
Jaramillo
,
R.
Gomperts
,
R. E.
Stratmann
,
O.
Yazyev
,
A. J.
Austin
,
R.
Cammi
,
C.
Pomelli
,
J. W.
Ochterski
,
R. L.
Martin
,
K.
Morokuma
,
V. G.
Zakrzewski
,
G. A.
Voth
,
P.
Salvador
,
J. J.
Dannenberg
,
S.
Dapprich
,
A. D.
Daniels
,
Ö.
Farkas
,
J. B.
Foresman
,
J. V.
Ortiz
,
J.
Cioslowski
, and
D. J.
Fox
, gaussian 09, Revision D.01, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2009.
42.
J. C.
Light
and
T.
Carrington
, in
Advances in Chemical Physics
(
John Wiley & Sons, Inc.
,
2007
), pp.
263
310
.
43.
M. A.
Wickramaaratchi
,
D. W.
Setser
,
H.
Hildebrandt
,
B.
Kōrbitzer
, and
H.
Heydtmann
,
Chem. Phys.
94
,
109
(
1985
).
44.
J.
Zhou
,
J. J.
Lin
,
W.
Shiu
,
S.-C.
Pu
, and
K.
Liu
,
J. Chem. Phys.
119
,
2538
(
2003
).
45.
J. P.
Layfield
,
A. F.
Sweeney
, and
D.
Troya
,
J. Phys. Chem. A
113
,
4294
(
2009
).
46.
D. L.
Baulch
,
C. T.
Bowman
,
C. J.
Cobos
,
R. A.
Cox
,
T.
Just
,
J. A.
Kerr
,
M. J.
Pilling
,
D.
Stocker
,
J.
Troe
,
W.
Tsang
,
R. W.
Walker
, and
J.
Warnatz
,
J. Phys. Chem. Ref. Data
34
,
757
(
2005
).
47.
Z.
Amitay
,
D.
Zajfman
,
P.
Forck
,
U.
Hechtfischer
,
B.
Seidel
,
M.
Grieser
,
D.
Habs
,
R.
Repnow
,
D.
Schwalm
, and
A.
Wolf
,
Phys. Rev. A
54
,
4032
(
1996
).
48.
U.
Hechtfischer
,
J.
Rostas
,
M.
Lange
,
J.
Linkemann
,
D.
Schwalm
,
R.
Wester
,
A.
Wolf
, and
D.
Zajfman
,
J. Chem. Phys.
127
,
204304
(
2007
).
49.
H.
Lefebvre-Brion
and
R. W.
Field
, in
Spectra and Dynamics of Diatomic Molecules
, edited by
H. L.-B. W.
Field
(
Academic Press
,
San Diego
,
2004
), pp.
551
619
.
You do not currently have access to this content.