Фемтосекундная рамановская индуцированная поляризационная спектроскопия

• Автор: Товбин, Дмитрий Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Фемтохимия
1.2. Динамика волновых пакетов
1.3. Фемтосекундные методы исследования и контроля
1.4. Рамановская индуцированная поляризационная фемтосекундная спектроскопия
Глава 2. Экспериментальная установка
2.1. Общая схема
2.2. Лазерная часть
2.3. Система регистрации
2.4. Методика обработки экспериментальных данных
2.5. Измерение длительностей и спектров фемтосекундных импульсов
2.6. Пробный эксперимент по наблюдению вращательной динамики на воздухе
Глава 3. Динамика когерентных вращательных волновых пакетов
3.1. Наблюдение динамики вращательных волновых пакетов в Эг
3.2. Наблюдение динамики вращательных волновых пакетов в N2
3.3. Наблюдение динамики вращательных волновых пакетов в ЫСЬ
3.4. Анализ полученных данных
3.5. Динамика вращательных волновых пакетов в ГГ
3.6. Нерезонансный динамический эффект Керра на малых временах
Глава 4. Влияния фазовой модуляции возбуждающего импульса на динамику
вращательных волновых пакетов
4.1. Изучение влияния на вращательную динамику в N2
4.2. Изучение влияния на вращательную динамику в Эз
4.3. Изучение влияния на вращательную динамику в Нт
4.4. Анализ полученных данных

Глава 5. Наблюдение колебательной динамики возбужденного электронного состояния N02
5.1. Экспериментальные результаты
5.2. Теоретический анализ
Основные результаты и выводы
Литература
Введение
За последние пятнадцать лет, благодаря прогрессу лазерной спектроскопии, стало возможным получение сверхкоротких лазерных импульсов длительностью до 10 фемтосекунд, что меньше характерного периода тепловых колебаний молекул. Это дает возможность вмешательства в динамические процессы передачи возбуждения, тушения флюоресценции и диссоциации молекул, а в перспективе - возможность управления ходом химических реакций. Но для осуществления этого необходимо детальное знание динамики молекулярной системы, самого хода процессов накачки и релаксации. Однако, в силу нетривиальное™ объяснения получаемых результатов, развитие теории элементарных фемтохимических процессов, взаимодействия молекул с фемтоимпульсами невозможно без проведения дорогостоящих экспериментов фемтохимии.
В начале исследований внутримолекулярной динамики методом "возбуждение - зондирование1' с фемтосекундным временным разрешением использовались линейные методы, в которых регистрируемый отклик (флуоресценция, поглощение и т. д.) пропорционален интенсивностям этих импульсов. В последнее время стали применяться нелинейные по интенсивности возбуждающего импульса методы, одним из которых является метод "возбуждение - зондирование" с использованием линейно поляризованных возбуждающего и зондирующего импульсов.
Существует два варианта этого метода. Резонансный вариант позволяет образовывать когерентные волновые пакеты в возбужденном электронном состоянии. В нерезонансном случае когерентные волновые пакеты образуются в основном электронном состоянии в результате индуцированных рамановских переходов в поле возбуждающего импульса.
Поляризационный вариант метода “возбуждение - зондирование” обладает рядом достоинств: 1) способ регистрации отклика таков, что данный метод позволяет исследовать внутримолекулярную динамику, как в возбужденном, так и в основном электронных состояниях; 2) метод является высокочувствительным, поскольку благодаря использованию скрещенных

6. Нормировку можно производить не привязываясь к паразитной засветке, принимая ее за 0.
7. Благодаря визуализации результатов обработки эксперимента быстро вносить корректировки в процедуру работы программы.
8. Распечатывать результаты обработки эксперимента без экспортирования в другие графические программы.
Типичная процедура обработки экспериментальных данных представлена на рис.7, 8. Сначала выбираются ворота возбуждающего и зондирующего импульсов (рис.7). После этого производится нормировка на каждое из 100 значений при данном времени задержки, затем тоже самое производится при другом времени задержки и так до последней снятой точки. Результаты выводятся на экран (рис.8) и, при желании, распечатываются или сохраняются в файле для дальнейшей обработки программой Microcal™ Origin™ version 5.0 (Microcal Software, USA).
В табл. 1. приведены относительные среднеквадратичные ошибки для каждого из трех снимаемых сигналов и сравнение с нормированными данными (данные из последних самых малошумящих экспериментов за 11 августа 1999 г и начальных экспериментов. Данные относятся к одной временной задержке). Нормировка произведена только на значение интенсивности зондирующего импульса в первой степени.
Таблица 1. Среднеквадратичные отклонения сигналов.
а, %
Сигнал ФЭУ (до нормировки)
Возб. импульс
Зонд, импульс
Нормированный сигнал
Как видно из этой таблицы, основной вклад в ошибку наблюдаемого сигнала двулучепреломления вносит нестабильность зондирующего импульса. Как и следовало ожидать, нормировка приводит к уменьшению относительной ошибки. В данном, одном из лучших последних выполненных экспериментов