Исследование возбуждения колебаний и диссоциации многоатомных молекул инфракрасным излучением при возмущении ферми-резонансных состояний

• Автор: Амелькин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 220 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. РЕЗОНАНСНОЕ МНОГОФОТОННОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ И ДИССОЦИАЦИЯ МНОГОАТОМНЫХ МОЛЕКУЛ

ИНФРАКРАСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ.

1.1. ИК многофотонное возбуждение колебаний и диссоциация

многоатомных молекул

1.2. Исследования колебательновращательного спектра, ИК

многофотонного возбуждения и диссоциации многоатомных

молекул в постоянных внешних ПОЛЯХ.

Глава И. ИК МНОГОФОТОННОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ И ДИССОЦИАЦИЯ МНОГОАТОМНЫХ МОЛЕКУЛ

КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

2.1. Кинетическое уравнение ИК многофотонного возбуждения
квазиконтинуума состояний многоатомных молекул
2.2. Поправка по параметру перекрытия к кинетическому уравнению ИК многофотонного возбуждения квазиконтинуума состояний
многоатомных молекул
2.3. Анализ решений кинетического уравнения с учетом поправки на
конечное значение параметра перекрытия
2.4. Определение основных параметров кинетического уравнения из
спектроскопической задачи.
Глава III. ТРАНСФОРМАЦИЯ СПЕКТРА КВАЗИКОНТИНУУМА ПРИ ВОЗМУЩЕНИИ ФЕРМИ РЕЗОНАНСНЫХ СОСТОЯНИЙ В
ПОСТОЯННОМ ВНЕШНЕМ ПОЛЕ
3.1. Взаимодействие многоатомной молекулы с электрическим и магнитным полями
3.2. Приведение возмущенного гамильтониана к канонической форме
методом унитарного преобразования.
3.3. Решение спектральной задачи при различной структуре матрицы
оператора дипольного момента молекулы.
Глава IV. ДИНАМИКА ИК МНОГОФОТОННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ И ДИССОЦИАЦИИ МНОГОАТОМНЫХ МОЛЕКУЛ ВО
ВНЕШНЕМ ПОЛЕ.
4.1. Анализ изменения параметров многофотонного возбуждения и многофотонной диссоциации многоатомных молекул в
постоянном внешнем поле
4.2. Динамические задачи возбуждения многоуровневых систем в случае регулярной коррелированной матрицы оператора
дипольного момента молекулы
4.3. Сравнение результатов теоретического исследования и расчетов с
экспериментальными данными.
Глава V. ФОТОННОЕ ЭХО ПРИ МНОГОЧАСТОТНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ
ФЕРМИ РЕЗОНАНСНЫХ СОСТОЯНИЙ МОЛЕКУЛ
5.1. Фотонное эхо при многочастотном возбуждении фермирезонансных колебательных уровней молекул. Основные
уравнения и соотношения
5.2. Особенности формирования фотонного эха на фермирезонансных
колебательных уровнях молекул
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Фотохимическая диссоциация впервые наблюдалась Прохоровым, Карловым и др. СО2 лазера мощностью 0 Вт на колебание у3 молекулы трихлорида бора ВС. Продукты диссоциации ВСЬ С1 обнаруживали видимое свечение, интенсивность которого сильным степенным образом зависела от мощности лазерного излучения. Незначительный нагрев кюветы свидетельствовал о нетепловом характере протекающих химических процессов. В последующей работе генерация радикала С1 при фотодиссоциации ВС использовалась для фотоинициирования цепной реакции в смеси ВС и Н2, проявлявшейся в виде цилиндрической ударной волны. Авторами под действием ИК излучения непрерывного химического НР лазера X 2, 4 2, мкм мощностью Вт была осуществлена реакция метанола СН3ОН с бромом Вгг. Используя изотопный сдвиг линии поглощения дейтерометанола ССЮ относительно линии поглощения метанола, в удалось провести фотохимическое разделение изотопов. Для всех рассмотренных экспериментов по фотохимическому действию ИК резонансного излучения характерны следующие условия низкие мощности лазерного излучения Р 05 0 Вт, большие длительности импульсов т 1 0,41 с, давление порядка сотни Торр. Совершенно очевидно, что во всех этих экспериментах основную роль в возбуждении высоких колебательных уровней играли столкновения, которые приводили к обмену колебательной энергией между молекулами и дезактивировали колебания. Тут релаксации реализуется либо чисто тепловая химическая реакция, либо фотохимическая реакция с отрывом колебательной температуры от поступательной. На явно столкновительный характер колебательного возбуждения молекул, испытывающих химические превращения в этих реакциях, указывает сильная зависимость пороговой интенсивности лазерного излучения и интенсивности видимой люминесценции от давления. Таким образом, этот класс химических процессов при воздействии ИК резонансного излучения можно определить как столкновительная ИК фотохимия 5, 6, . Создание мощных импульсных ССЬ лазеров позволило перейти к исследованию воздействия более интенсивного 6 г Ю Втсм2 импульсного ИК поля на молекулы. В работе наблюдался оптический пробой и видимая флуоресценция ряда молекулярных газов 3, i4, I22 и других при фокусировке в них импульса излучения СО2 лазера. Было обнаружено, что видимая флуоресценция принадлежит электронно возбужденным молекулярным продуктам диссоциации и возникает при интенсивностях, гораздо меньших интенсивности пробоя в фокусе. В работе были проведены более детальные исследования кинетики и спектров флуоресценции молекул 3 И 23I под действием импульса СО2 лазера. Было показано, что она возникает без наблюдаемой задержки по отношению к переднему фронту лазерного импульса. В работе исследовалась диссоциация молекулы 24 под действием импульса СО2 лазера, но скорость диссоциации измерялась по появлению радикалов 2 в основном электронном состоянии по спектрам УФ поглощения. В условиях экспериментов молекулы возбуждались со скоростью, близкой к скорости VV релаксации и заметно превышающей скорость релаксации поглощенной энергии в тепло. Ангармонизм колебаний требует очень высокой интенсивности ИК излучения на несколько порядков выше интенсивности, используемой в экспериментах для осуществления прямого многофотонного возбуждения. ИК полем умеренной интенсивности были проведены эксперименты с молекулой и молекулой ВСЬ . При уменьшении давления до 0, Тор по пику мгновенной флуоресценции была обнаружена бесстолкновительная диссоциация этих молекул, а по запаздывающей флуоресценции был выявлен вклад столкновений. В развитие этих исследований в работе была впервые обнаружена изотопически селективная бесстолкновительная диссоциация молекулы ВС1з Вскоре были проведены успешные эксперименты с молекулами 8Б6, 0, С2Н4, СБ и другими, и установлен универсальный способ создания сильнонеравновесного распределения молекул по колебательным уровням непосредственным воздействием интенсивного ИК поля на многоатомные молекулы, который стал наиболее важным направлением в фотохимии молекул в основном электронном состоянии.