氢分子振动态与铯分子基态碰撞中转动-振动能量转移

利用受激拉曼泵浦将H2激发到v=1,J=3态,研究了H2(1, 3)态与Cs2分子碰撞(1, 3)态的弛豫及Cs2(X1+g)振动态的激发过程。利用相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)检测H2的振转态分布,由CARS峰值得到密度比[H2(1, 3)]/[H2(0, 3)]和[H2(1, 1)]/[H2(1, 3)],由H2(v=0)振转态的Boltzmann分布确定H2(0, 3)的密度,由此得到[H2(1, 3)]和[H2(1, 1)]态的密度。激光诱导荧光光谱(LIF)确定被碰撞激发的Cs2(X1+g, v=11-15)各态。利用单模半导体激光作瞬时光吸收,对于v= 11, 12, 13, 14和15,积分吸收系数(单位：106cm-1s-1)分别是6.5,7.9,7.0,6.1和4.7,结合H2(1, 3)的密度,得到H2(1, 3)Cs2(X1+g, v)的转移速率系数,对于v=11-15,分别是(单位：10-13cm-1s-1)1. 40. 6,1.70. 7,1.50. 6,1.30.5和1.00. 4。利用吸收线Doppler增宽测量分别得到了Cs2(X1+g, v=11-15)的平动能。     

激发态Rb原子间的碰撞能量转移

脉冲激光器激发Rb原子到5P_1/2态,通过碰撞能量转移Rb(5P_1/2)+Rb(5S_1/2)Rb(5P_3/2)+Rb(5S_1/2)产生5P_3/2原子,研究了5P_1/2+5P_1/2,5P_3/2+5P_3/2,5P_1/2+5P_3/2的碰撞能量合并产生态的过程。5P_1/2态原子密度利用Rb空心阴极灯通过光学吸收方法得到,而5P_3/2态密度通过5P_3/25S_1/2(D2线)与5P_1/25S_1/2(D₁线)跃迁的荧光比得到。因为5P_3/2+5P_3/2或5P_1/2+5P_3/2的能量和与5D态的能量差远小于5P_1/2+5P_1/2与5D态的能量差,因此5P_3/2+5P_3/2,5P_1/2+5P_3/2的过程将影响5P_1/2+5P_1/2的测量结果。由于精细结构能量转移的时间比5D态寿命小得多,故5P_1/2+5P_1/2,5P_1/2+5P_3/2和5P_3/2+5P_3/2产生的5D5P荧光是同时产生的。在不同的池温下测量了积分荧光信号的相对强度,5P态原子有效寿命由辐射陷获的理论得到,结合激发态原子密度得到了5P_1/2+5P_1/2,5P_1/2+5P_3/2和5P_3/2+5P_3/2碰撞能量合并截面分别为7.810-15,2.9×10-14和3.1×10-14 cm2。结果表明5P_1/2+5P_3/2与5P_3/2+5P_3/2产生5D_3/2态的截面基本是相等的。     

Rb蒸气中的辐射陷获效应和5P1／2能级有效寿命的测量

本文测量了Rb蒸气中（5P1／2）共振能级的有效寿命．圆柱形样品池充入金属Rb,样品池温度在333K-373K之间,在池中产生10^11～10^12cm^-3的Rb原子密度．使用Nd：YAG脉冲激光器（泵浦激光）将Rb原子激发至5P3／2态,测定了转移荧光随时州衰减的曲线．由于辐射陷获效应的存在,有效辐射率是自然辐射率与透射因子的乘积．对5R1／2→5S1／2跃迁荧光曲线的测量,利用最小二乘法拟合及速率方程得到的不同温度下的有效寿命与霍斯坦理论计算得到的相符．     

用光学-光学双共振光谱技术研究Cs蒸气中的共振交换碰撞

利用窄带半导体激光器泵浦所有具有相同z分量速度的基态Cs原子至激发态,研究了Cs(6P_3/2, v) +Cs(6S_1/2, v′)→Cs(6S_1/2, v) +Cs(6P_3/2, v′)的共振交换碰撞过程。与泵浦光反向平行的另一单模激光器激发6P_3/2至8S_1/2态,以检测6P_3/2态原子的速度分布,确定激发态原子的热能化效应。通过测量8S_1/2→6P_1/2荧光的尖峰强度与相应的多普勒背景的强度比,得到共振交换碰撞速率系数为k=9.62×10-7 cm3·s-1。证明了在纯碱金属蒸气中,由共振交换机制产生的热能化效应的大小比由速度改变碰撞引起的大3个数量级。     

Rb(5PJ)+Rb(5PJ)→Rb(5S)+Rb(nl=5D,7S)碰撞能量合并

研究了Rb(5PJ) Rb(5PJ)→Rb(nlJ') Rb(5S)碰撞能量合并过程,利用单模半导体激光器分别共振激发Rb原子的5P1/2或5P3/2态,利用另一与泵浦激光束反向平行的单模激光束作为吸收线探测激发态原子密度及其空间分布,吸收线分别调至5P1/2→5D3/2和5P3/2→7S1/2跃迁.由激发态原子密度和谱线荧光比得到碰撞能量合并过程的截面,对5P3/2激发,碰撞转移得到5D5/2,5D3/2和7S1/2的截面分别是(1.32士0.59)×10-14,(1.18士0.53)×10-14和(3.21士1.44)×10-15cm2;对5P1/2激发,碰撞转移到5D5/2和5D3/2的截面分别是(6.57士2.96)×10-15和(5.90士2.66)×10-15cm2.与其他的实验结果进行了比较.     

碰撞诱导振动能量转移K_2[1~1Σ_u~+(v′=2)]+He,H_2→K2[1~1Σ_u~+(v′=1,3)]+He,H_2

在样品池条件下,利用激光诱导荧光方法研究了K2[11Σ+u(v′=2)]+He,H2→K2[11Σ+u(v′=1,3)]+He,H2的碰撞能量转移。池温保持在420 K,He和H2气压在40~250 Pa之间变化。脉冲激光激发K2基态至11Σ+u(v′=2)态,荧光中含有直接和碰撞转移荧光成分,记录直接11Σ+u(v′=2)→11Σ+g(v″=0)荧光发射的时间分辨强度。在发射开始时v′=2能级的布居未受v′=1,3→v′=2碰撞转移的影响,因此光强为一纯指数曲线,从强度的对数值给出的直线斜率得到有效寿命,由Stern-Volmer方程得到v′=2→v″=0的辐射寿命为(36±7)ns,v′=2与He和H2碰撞的总的转移截面分别为(3.0±0.5)×10-16cm2和(6.4±1.2)×10-15cm2。在不同的He和H2气压下,测量v′=1,2,3→v″=0的时间积分荧光强度,结合11Σ+u(v′=1,3)能量辐射率的测量,得到了v′=2→v′=1和v′=2→v′=3的碰撞转移面分别为(1.4±0.5)×10-16cm2,(1.2±0.4)×10-16cm2(对K2+He)和(3.2±1.0)×10-15cm2,(2.6±0.9)×10-15cm2(对K2+H2)。     

高位K2(1∧g) 与基态原子的碰撞转移

在K原子密度约为0.5－5×1016cm-3的样品池中,脉冲激光710nm线双光子激发K2基态到高位1∧g 态,研究了K2( 1∧g)+ K(4S)碰撞转移过程。K原子密度由测量KD2线蓝翼对白光的吸收得到。测量不同K密度下 1∧g态发射的时间分辨荧光强度,它是一条指数衰减曲线,由此得到1∧g态的有效寿命,从描绘出的有效寿命倒数与K原子密度关系直线的斜率得到1∧g 态总的碰撞猝灭截面为 ,从截距得到的辐射寿命为 。测量了K的6S →4P3/2和4D→4P3/2 在不同K密度下的时间积分荧光强度,得到了K2( )+K→K2( )+K（6S,4D）碰撞转移截面为 （对转移到6S）和 （对转移到4D）。     

高位K2(1Λg) 与基态原子的碰撞转移

在K原子密度约为0.5～5×1016cm-3的样品池中,脉冲激光710 nm线双光子激发K2基态到高位1Λg态,研究了K2(1Λg)+ K(4S)碰撞转移过程.K原子密度由测量KD2线蓝翼对白光的吸收得到.测量不同K密度下1Λg态发射的时间分辨荧光强度,它是一条指数衰减曲线,由此得到1Λg态的有效寿命,从描绘出的有效寿命倒数与K原子密度关系直线的斜率得到1Λg态总的碰撞猝灭截面为(2.1±0.2)×10-14cm2,从截距得到的辐射寿命为(22±2)ns.测量了K的6S →4P3/2和4D→4P3/2在不同K密度下的时间积分荧光强度,得到了K2(1Λg)+K→K2(11∑ +g)+K(6S,4D)碰撞转移截面为(1.5±0.3)×10-15cm2(对转移到6S)和(8.5±3.0)×10-15cm2(对转移到4D).     

利用激光诱导后向荧光测定Rb[5P3/2(F'=4)]在金属膜附近的非辐射跃迁率

利用激光诱导后向荧光光谱研究了Rb蒸气一玻璃界面的85Rb[5P3/2(F'=2,3,4)→5S1/2(F=3)]超精细结构跃迁.把界面分为2个不同的区域,靠近表面厚度约为一个波长的近区和远区(蒸气区域),近区起光谱滤波器的作用.将激光分为二束,一束作为检测光通过一个室温下的Rb参考样品池,得到5S1/2(F=3)→5P3/2(F=2,3,4)半宽为51O MHz的DoPPler吸收线,其中心离F=3→F'=4跃迁约为70 MHz.另一束激光进入温度为130℃的Rb样品池,记录共振后向荧光Sob(L),将它减去远区辐射的荧光sT(L),得到近区辐射的荧光Snexp(L),它是具有半宽RF=50 MHz的Lorentz线型,而ΓRF=Γn+Γcoll+Γnr,Γn为谱线的自然增宽,Γcoll=γRb-Rb,N为碰撞增宽,γRb-Rb为增宽系数,N为Rb基态密度,Γnr为玻璃表面激发态原子的非辐射能量转移引起的附加增宽,由此得到非辐射跃迁率为Anf=4→F=3=2.4×10 8s-1,它远大于自发辐射率A(5P3/2→5s1/2/2)1.4×107s-1.     

Cs(6DJ)+Cs(6S1/2)非弹性碰撞转移截面的测定

在9×1014～2.1×1015cm-3 Cs密度范围内,利用脉冲激光双光子激发Cs(6S1/2)到Cs(6D5/2)态,使用原子荧光光谱方法,通过三能级模型的速率方程分析,由对直接荧光和转移荧光的时间积分强度的测量,得到6D5/2→6D3/2精细结构转移截面为(2.1±0.4)×10-14cm2,而6D3/2态向6D以外态的转移截面为(1.6±0.4)×10-14cm2,它应是过程Cs(6 D3/2)+Cs(6S)→Cs(6P)+Cs(6P),6D3/2→7P3/2和6D3/2→7 P1/2碰撞转移截面之和.第二个实验可以得到6 D3/2→7P3/2和6D3/2→7 P1/2的碰撞转移截面.在1×1012～6×1012cm-3的低密度Cs蒸气中,激光双光子激发6S至6D3/2或6D5/2态,测量6DJ→6PJ'与7PJ"→6S1/2的时间积分荧光强度比,得到6D3/2→7P1/2与6D5/2→7R3/2的碰撞转移截面分别为(7.6±2.4)×10-15cm2与(1.6±0.5)×10-15cm2.由此得到碰撞能量合并的逆过程即[Cs(6D3/2)+Cs(6S1/2)→Cs(6P)+Cs(6P)]的转移截面为(1.3±0.4)×10-14cm2.