Исследование электронных спектров поглощения монооксидов и мононитридов титана и циркония методом внутрирезонаторной лазерной спектроскопии

• Автор: Степанов, Петр Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 c. : ил

Оглавление

В в е д е н и е

Глава . ВНУТРИРЕНАТ0РНЛЯ СПЕКТРОСКОПИЯ С ЛАЗЕРАМИ

НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ.

I. Принцип действия и краткая теория метода ВРЛС

2. Выбор методики эксперимента

Глава П. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ .

I. Описание основных узлов установки

2. Методика проведения эксперимента .

3. Некоторые особенности использования метода ВРЛС

для регистрации молекулярных спектров .
Глава Ш. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОННЫХ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ
НИТРИДОВ ТИТАНА И ЦИРКОНИЯ .
I. Вращательная структура полос перехода 27
2. Обзор литературных данных по молекуле V
3. Обзор литературных данных по молекуле ХТ
4. Анализ колебательной структуры в спектре
молекулы ТУ .
5. Анализ колебательной структуры в спектре
молекулы ЗгМ .
6. Вычисление факторов ФранкаКондона для
А X систем молекул ТсМ жЗгМ . .
7. Энергии диссоциации мононитридов титана и
циркония.
Глава У. АНАЛИЗ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ В ЭЛЕКТРОННЫХ СПЕКТРАХ ПОГЛОЩЕНИЯ МОНООКСИДОВ ТИТАНА И ЦИРКОНИЯ.
стр.
. Электронные состояния и переходы в спектрах
монооксидов титана и циркония .
2. Анализ электронного спектра поглощения
ыонооксида циркония
3. Колебательный анализ уЛ3ЛХД
системы
полос молекулы Т о
ВЫВОДЫ .
Литература


При постановке настоящего исследования были сформулиро ваны следующие задачи получить в спектрах поглощения мононитридов и монооксидов титана и циркония значительно большее число полос, чем известно в литературе провести анализ полученных спектров с целью определения молекулярных постоянных вы яснить возможности метода ВРЛС для получения электронных спектров двухатомных молекул. В связи с тем, что применению ВРЛС для получения спект
роскопической информации о двухатомных молекулах до настоящего времени не уделялось должного внимания, что связано с недостаточной пока распространенностью лазерной техники в спектраль ных лабораториях, в настоящей работе необходимо изложить основные принципы и краткую теорию метода ВРЛС. Этим вопросам посвящена I глава диссертации. Во Пой главе дано описание общей схемы и основных узлов экспериментальной установки и методики получения спектров поглощения промежуточных продуктов,образующихся в плазме импульсного разряда. Шя и 1Уя главы посвящены рассмотрению электронных спек тров конкретных молекул. В начале каждой главы обсуждаются литературные данные по мононитридам и по монооксидам титана и циркония, затем излагаются методика и результаты анализа спектров, полученных в настоящей работе. Впервые метод ВРЛС был теоретически обоснован применительно к лазерам с неоднородно уширенной линией люминесценции А. Ф. Сучковым в году 8. Э.А. Свириденков с сотрудниками, использовав м лазер, экспериментально показали применимость широкополосных лазеров для обнаружения слабых линий поглощения 9. В этой же работе было высказано предположение о возможности использования лазеров на растворах органических красителей для расширения спектраль ного диапазона метода ВРЛС. В году лазер на растворах ор ганических красителей был применен для обнаружения слабых линий поглощения в парах иода и натрия и атомов Вл и У в ацетиленвоздушном пламени ,. В настоящее время в методе ВРЛС используются лазеры различных видов твердотельные неодимовый и рубиновый, жидкостные на растворах органических красителей, на центрах окраски в щелочногалоидных кристаллах , , газовые Не. Ые , СО , СОг , ИГ и другие . Теоретические основы вкутрирезонаторной спектроскопии подробно. Д.0,. Сущность метода заключается в том, что при многократном прохождении света через поглощающую и усиливающие среды за счет
усиления активной среды компенсируются лишь частотнонезависи мые потери рассеяние, поглощение окошками, потери на зерка лах. Частотнозависимые селективные потери при прохождении света через активную среду не компенсируются и в спектре генерации наблюдаются провалы, соответствующие линиям поглощения исследуемого вещества. В этом состоит основное отличие ВРЛС от многоходовых кювет, в которых потери ограничивают возможность получения большого числа проходов. Сш б УМ . ИМ Мша,и,ис1и 1. Ш . Причем фотон с частотой
и взаимодействует со всеми активными частицами, частоты которых лежат в пределах однородного контура усиленияш и вызывает их выгорание. Изменение числа активных частиц в про цессе генерации описывается уравнением
р Г 1. Здесь р мощность накачки, т. I сек в I см . В правой части уравнения 1. При наличии в резонаторе частотнонезависимых потерь время жизни фотонов не зависит от частоты Тсрш То а в этом случае стационарное решение уравнений 1. ТсР сот у 15
ЯоСЯТс 1. Х ст 0. Коэффициент усиления остается постоянным во всем диапазоне частот и оказывается ниже уровня потерь на величину,обуслов
ленную спонтанным излучением. Щи
Если однородноуширенный контур имеет дисперсионный вид с полушириной у
то, с учетом 1. УУ А т . Ргр 2У1 , . V м Р 0
Величина То есть отношение мощности спонтанного излучения
к мощности генерации и для обычных лазеров порядка . Величина есть отношение мощности генерации к мощности
накачки и при большом превышении над порогам близка к единице. Из выражения 1. ВРЛС определяется только спонтанным излучением. Т.е. ВРЛС может быть применен для исследования линий поглощения при любом агрегатном состоянии вещества ,. В этом случае можно считать, что коэффициент усиления с большой степенью точности не зависит от частоты и определяется выражением 1. Выражение 1. При достаточной длительности генерации и отсутствии частотнозависимых потерь в резонаторе интенсивность генерации не зави сит от частоты в пределах полосы генерации из уравнения 1.