Высокочувствительная спектроскопия возбужденных молекулярных газовых сред

• Автор: Петрова, Татьяна Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 252 с. : ил.

Содержание
Введение
Г лава 1. Внутрирезонаторные (ВР) лазерные спектрометры
для анализа высоковозбужденных спектров
1.1. Метод вмутрирезопаторной лазерной спектроскопии
1.2. Применение метода ВР-спектроскопии
1.3. Высокочувствительный внутрирезонаторный спектрометр на основе
N6 3 ,~-лазера
1.4. Внутрирезонаторный спектрометр на основе лазера на центрах
окраски ЬіГ: Рг+
1.5. Внутрирезонаторный спектрометр на основе KZnF3 : Сг3+ лазера
Основные результаты 1 главы
Глава 2. ИК-спектроскопия молекулы воды
2.1. Спектры поглощения молекулы воды в ближней ИК-области
2.2. ВР-спектрометры для исследования высокотемпературных спектров
2.3. Измерение спектра поглощения Н2О при температурах 300-1000 К
в области І.Обмкм
2.4. Основные методы расчетов колебательно-вращательных спектров
молекулы воды
2.5. Анализ спектров поглощения молекулы воды при температурах
300-1000 К в области 1.06 мкм
2.6. Анализ спектров поглощения второй декады взаимодействующих
состояний молекулы Н2О
2.7. Измерение и анализ спектр поглощения молекулы НП1бО при температурах 300-1000К
2.8. Исследование спектров поглощения Н2180
Основные результаты 2 главы
Глава 3. ВР-спектроскопия молекул и радикалов, возбужденных лазерным
факелом
3.1. Исследование спектров молекул, возбужденных лазерным факелом
3.2. ВР-спектрометр для исследования спектров молекул, полученных 110 в плазме лазерного факела

3.3. Анализ спектров поглощения углерода и углеродосодержащих
веществ, полученных в пламени лазерного факела
3.4. Анализ спектров поглощения окислов элементов 2 группы периодической системы Менделеева, полученных в пламени лазерного факела
3.5. Спектры поглощения молекулы воды, полученные в пламени
лазерного факела
Основные результаты 3 главы
Глава 4. Внутрирезонаторная спектроскопия молекул, возбужденных
разрядом
4.1. Блок-схема внутрирезонаторного спектрометра для исследования спектров, полученных с помощью полого катода и ВЧ-разряда.
4.2. Спектроскопия молекулярного иона Нз+
Основные результаты 4 главы
Глава 5. Исследование коэффициентов уширения и сдвига линий поглощения молекулы НгО в ближней ИК-области
5.1. Обзор исследований коэффициентов уширения и сдвига линий
поглощения молекулы воды
5.2. Измерения коэффициентов уширения и сдвига центров линий поглощения молекулы воды с помощью Фурье-спектрометра давлением атмосферных газов
5.3. Анализ возможностей измерения коэффициентов сдвига центров линий поглощения с помощью метода внутрирезонаторной
лазерной спектроскопии
5.4. ВР- спектрометр для регистрации сдвигов центров линий поглощения
5.5. Анализ коэффициентов уширения и сдвига линий поглощения НгО
5.6. Измерение коэффициентов сдвига центров линий водяного пара
давлением инертных газов
Основные результаты 5 главы
Заключение
Литература
Приложение
Таблица 1. Экспериментальные уровни энергии (310), (211), (112), (013), (230),
(131), (032) и (051) колебательных состояний молекулы Нг1бО

Таблица 2 . Интенсивности линии поглощения НгО в области 11610-12752 см'1.
Таблица 3. Спектр поглощения НО160 в области 8387-9450 см"
Таблица 4. Экспериментальные уровни энергии колебательных состояний (003),
(201), (121), (041), (102), (220), (022) и (300) Н2'80.
Таблица 5. Спектр поглощения Н2180 в области 11300-13600 см-
Таблица 6. Экспериментальные уровни энергии колебательных состояний (211),
(013), (310), (131), (112) и (230) Н2180.

5. Аппаратная функция ВР спектрометра
При регистрации спектров аппаратная функция спектрального прибора искажает регистрируемый сигнал. Связь между истинным контуром спектральной линии Р(>) и непосредственно измеряемым контуром 1(у') определяется уравнением свертки
где А (у—у) описывает контур аппаратной функции [166]. Таким образом, определение истинного контура спектральной линии по измеренному контуру и известной аппаратной функции сводится к решению интегрального уравнения, ядром которого является искомый истинный контур Р(). Зная 1(у) и Л(>'-), можно определить Р(у) -истинный контур спектральной линии. Строгий учет всех факторов, влияющих на аппаратную функцию, обычно не возможен, на практике измеренные распределения 1(г) и А(у-у) часто имеют сложный вид, и решать уравнение (1.7) бывает достаточно сложно.
Аппаратную функцию обычно определяют опытным путем, аппроксимируя известными функциями. Аппаратная функция для различных спектральных приборов может иметь дифракционный, лоренцевский, гауссовский, фойгтовскнй и т.д. профили. Для анализа аппаратной функции используются источники света, форма контура линий излучения которых известна и имеет малую полуширину. Например, линии излучения лазеров или атомов. Для этой цели в работе использовались линии излучения неона в лазерной трубке. Так как давление газа в разрядной трубке было мало, 1-10 мм рт ст, то линии излучения неона имели гауссовский контур, полуширину которого можно оценить по формуле
где 2 - длина волны центра линии, Т- температура газа и р - атомный вес излучающих частиц. Зная, что температура газа в лазерной трубке Г-400 К [167], /г = 20, 2=0.95 мкм, полуширину линии излучения неона в ближней инфракрасной области можно
Нами была зарегистрирована линия излучения неона с длиной волны 2=945.921 мкм при Б1= Эн. На контуре находилось около 12-14 точек. Результаты подгонки приведены на рис. 1.5. Для аппроксимации использовались различные профили спектральных линий - лоренцевский, гауссовский и фойгтовский. Для лоренцевского профиля наблюдалось значительное различие между экспериментальными и
(1.7)
(1.8)
оценить Укс~ 0.016 см-1.