Кинетическая внутрирезонаторная лазерная спектроскопия в газовой и жидкой фазах

• Автор: Ударцев, Анатолий Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Алма-Ата
• Количество страниц: 161 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

I. ЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

1.1 Лазеры на растворах красителей

1.2 Основные методы лазерной спектроскопии

1.2.1 Абсорбционный метод .

1.2.2 Оптикоакустический метод

1.2.3 Флуоресцентный метод. . II

1.2.4 Лазерноионизационные методы .

1.2.5 Спектроскопия возбужденных состояний .

1.3 Метод внутрирезонаторной спектроскопии . .

1.3.1 Физические основы метода
1.3.2 Применения метода ВРЛС
1.4 Постановка задачи исследования
П. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ПРИНЦИПЫ КИНЕТИЧЕСКОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ
2.1 Экспериментальная техника ВРЛС.
2.2 Обработка экспериментальных данных .
2.3 Кинетическая лазерная спектроскопия
2.3.1 Метод импульсного фотолиза
2.3.2 Экспериментальная установка .
2.3.3 Некоторые параметры экспериментальной установки .
2.3.4 Спектроскопические и кинетические данные о радикале ИНд
2.3.5 Экспериментальные данные .
Ш. ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ К0МПЛЕКСБРАВАНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ.
3.1 Методы изучения и актуальные вопросы
комплексообразования РЗЭ
3.2 Методика экспериментов .
3.3 Специфика применения ВРЛС для исследования РЗЭ
е жидкой фазе .
3.4 Изучение состава образующихся комплексов европия
3.5 Исследование реакций замещения ионов еЕропия из комплексов с ЭДТА ионами гадолиния и иттербия
1У. ЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ПЛАМЕНИНО
4.1 Регистрация атомарных состояний в пламени
методом ВРЛСIII
4.2 Внутрирезонаторная лазерная оптогальваническая спектроскопия .
4.3 Изучение реакции ионэлектронной рекомбинации
методом оптогальванической спектроскопии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Чувствительность флуоресцентного метода чрезвычайно высока. Она снижается примерно на 23 порядка изза низкой квантовой эффективности фотодетектора и геометрического фактора, но это снижение может быть полностью скомпенсировано многократным поглощением и переизлучением фотонов за время регистрации. Ясно, что если отсутствуют другие причины ограничения чувствительности, то флуоресцентный метод, в принципе, обеспечивает достижение предельной чувствительности, соответствующей детектированию одного атома в квантовом состоянии в излучаемом объеме . Возбуждение флуоресценции атомов лазерным излучением пока осуществлено только для некоторых элементов таблицы Менделеева. Линии поглощения этих элементов лежат в доступной в настоящий момент области перестройки частоты лазеров на красителях. Еще большие возможности открываются при использовании Флуоресцентного метода для детектирования простых молекул и радикалов. Высокая чувствительность метода позволяет проводить эксперименты по детектированию продуктов химических реакций, протекающих в молекулярных пучках . Метод лазерного возбуждения флуоресценции частиц в молекулярном пучке идеально подходит для измерения микроскопических констант скоростей химических реакций, не усредненных по всем состояниям распределения. Лазерное излучение зондирует присутствие частиц в заданных квантовых состояниях до того, как столкновение осуществит релаксацию к равновесному распределению. Из подобных данных можно определить доли энергии, приходящиеся на вращательные, колебательные и поступательные степени свободы. С далеко не оптимальным импульсным лазером на красителе можно было детектировать 5I молекул ВаО в I см на определенном вращательноколебательном уровне. Сейчас с помощью более совершенного лазера на красителе непрерывного действия эта чувствительность может быть повышена на несколько порядков. Большие потенциальные возможности флуоресцентного метода хорошо видны в задаче регистрации радикалов ОН. Этот радикал чрезвычайно трудно детектировать массспектрометром изза вклада массового пика 0Н от неизбежно присутствующего фона Н. Однако радикал ОН довольно легко детектировать лазерным излучением в области 0 нм. Реакции с радикалом ОН являются важнейшим промежуточным звеном в химии окисления углеводородов. В работе была достигнута чувствительность регистрации радикала ОН порядка
см и флуоресцентный метод был применен для исследования распределения заселенностей ОН в основном электронном состоянии в пламени горелки Бунзена. В этом эксперименте было достигнуто высокое пространственное разрешение путем фокусировки лазерного луча в пятно диаметром 0 мкм. Для детектирования единичных атомов может быть также использован метод селективной двухступенчатой ионизации ,. Этот метод основан на селективном возбуждении атома в определенное квантовое состояние и последующей фотоионизацией только возбужденных атомов дополнительным лазерным излучением. Т время жизни возбужденного уровня, то каждый возбужденный атом будет ионизован. Такой режим был реализован в на атомах ЕЬ. Фотоионизацию возбужденных состояний можно заменить ионизацией атомов электрическим полем из высоколежащих ридберговоких состояний, селективно возбуждаемых лазером. Такое детектирование осуществлено в работе , где была достигнута чувствительность определения 35 атомов ЕЬ в зоне наблюдения. Метод, таким образом, может обеспечить детектирование одиночных атомов, но, в отличие от флуоресцентного метода, он является разрушающим методом детектирования атомов. Его целесообразно применять для детектирования атомов в метастабильных состояниях, для которых флуоресценция очень слаба. Однако, с другой стороны, этот недостаток фотоионизационного метода селективного детектирования атомов и молекул является и важнейшим преимуществом перед всеми другими методами, заключающимся в способности извлечь обнаруженный атом с помощью внешних электрических и магнитных полей. Это свойство лежит в основе лазерных методов разделения изотопов и получения особо чистых веществ см.