14N16O2v3带中红外激光磁共振超精细结构谱

报道了¹⁴N¹⁶O₂v₃带(001-000)的5组新的超高分辨激光磁共振谱线的观测,包括实验的背景、装置、方法和结果.由于利用了内腔饱和吸收情况下的兰姆凹陷和最优化的相敏调制探测技术,所得光谱的分辨率达到了微波谱量级.这些谱线是分析¹⁴N¹⁶O₂乃至非对称陀螺自由基分子的塞曼效应和超精细结构特性的重要实验资料.     

NO(X2Π1/2,3/2)υ=1←0塞曼跃迁谱及其特性研究

根据塞曼效应理论和激光磁共振光谱技术(LMR)的基本原理,讨论了双原子分子2П态的塞曼效应特性并导出了解释分子塞曼跃迁的简明代数拟合方程,用这些方程对14N16O(X2Π1/2,3/2)及15N16O(X2Π3/2) (υ=1←0)的LMR谱线进行数据拟合,得到塞曼跃迁上、下子能级的gJ因子值和二级塞曼效应因子k2.将按Hund耦合情形(a)及过渡情形(ab)的理论和拟合方程计算出的磁场位置分别与实验结果相比较,结果表明对NO分子而言,过渡情形(ab)能较真实反映它的耦合情况,且在较高强度磁场下,必须计及二级塞曼修正.验证了采用上述代数拟合方程实现新分子LMR谱线标识和指认的可靠性,并提供了系统的处理方法.     

NO(X~2∏_(1/2,3/2))v=1←0塞曼跃迁谱及其特性研究

根据塞曼效应理论和激光磁共振光谱技术（LMR）的基本原理，讨论了双原子分子2∏态的塞曼效应特性并导出了解释分子塞曼跃迁的简明代数拟合方程，用这些方程对14N16O（X2∏1/2.3/2）及15N16O（X2∏3/2）（U＝1←0）的LMR谱线进行数据拟合，得到塞曼跃迁上、下子能级的gJ因子值和二级塞曼效应因子k2.将按Hund耦合情形（a）及过渡情形（ab）的理论和拟合方程计算出的磁场位置分别与实验结果相比较，结果表明对NO分子而言，过渡情形（ab）能较真实反映它的耦合情况，且在较高强度磁场下，必须计及二级塞曼修正验证了采用上述代数拟合方程实现新分子LMR谱线标识和指认的可靠性，并提供了系统的处理方法．     

大气环境下氩气空心针-板放电中OH和O的空间分布

研究了大气环境下氩气空心针-板放电等离子体中OH和O的空间分布。利用空心针-板放电装置,得到了3cm长的等离子体炬。首先采集了300～800nm范围内的光发射谱,发现除了ArⅠ谱线、N2第二正带系谱线C3Πu(ν′=0)→B3Πg(ν″=0)外,还出现了OH自由基的谱带、OⅠ谱线和较弱的H谱线。由于含氧活性粒子在材料表面改性中具有重要作用,实验选取了OH发射的309nm附近的谱带和激发态O发射的777.4nm谱线,分析了它们的相对强度,得到了粒子的空间分布。结果表明:沿等离子体从弧根到弧梢位置,OH自由基数量迅速减少,O原子数量呈现先增多后减少的规律。     

空气及水汽的激光诱导击穿光谱特性实验研究

以大气颗粒物测量为目标,实验研究了作为背景的空气分子的激光诱导击穿光谱(laser induced breakdown spectrometry, LIBS),以NIST原子发射谱线数据库为参考,对其中的O,N,H等主要元素的特征谱线进行了标识。研究了CCD光谱仪实验参数对空气等离子体发射谱线的影响,得出积分延时大于7 μs时可以较好地减小空气分子所产生的干扰谱线,积分时间宽度大于仪器最小值(1. 1 ms)时对谱线信号强度影响较小等结论。还研究了水汽的激光诱导击穿光谱,分析了O,N,H等元素的发射谱线信号强度的变化,发现H的发射谱线信号强度与水汽含量之间具有很好的线性关系。这些结果对于在大气环境条件下,对大气颗粒物的识别具有重要的指导意义。     

人血单个红细胞的共振拉曼光谱研究

给出了人血单个红细胞在不同激发光源下的共振拉曼光谱。从实验谱中得到 ,构象不灵敏的苯丙氨酸的单取代基环的伸缩振动谱线 10 0 2cm-1和吡咯环的CN呼吸振动谱带中 16 2 0cm-1的谱线 ,对 782nm激发光源共振较强 ,呈现出强度大而半高宽小的尖锐谱线 ;而在 5 14nm激发光源下 ,该两条谱线较弱。其他谱线 ,高波数段 (大于 135 0cm-1) ,在 5 14nm激发光源下 ,谱线强度大且清晰 ;低波数段 (小于 135 0cm-1) ,对应 782nm激发光源的拉曼谱线强而明显。同时还给出了同一激光光源下 ,取血后不同时间单个红细胞的拉曼光谱。发现对 782nm激发光源 ,除 16 0 1cm-1谱线强度减小外 ,其他无明显变化 ;而对 5 14nm激发光源 :一是有许多条谱线强度减小 ,二是许多条谱线向低波数移动了 4～ 10cm-1波数左右。这些实验结果 ,可以为研究单个红细胞的结构、功能及进一步研究病变细胞的变异提供有力的实验基础。     

自旋相关的Λ超子与核子间张量相互作用的首次观测

超核γ谱学国际合作组在用超球γ谱仪(Hyperball)进行的1Λ6O的γ射线谱学测量中,观察到由1Λ6O的6.6MeV12-激发态跃迁到基态自旋翻转二重态(11-和0-)之间的两条γ射线.由这两条γ射线的能量差得到基态二重态之间的能量间隔为26.4±1.6(统计误差)±0.5(系统误差)keV,并由此推导出ΛN之间的张量相互作用强度T=0.03MeV.实验还测定了Λ16O的12-激发态的激发能为6561.7±1.1(统计误差)±1.7(系统误差)keV.     

介质势垒放电(DBD)等离子体中NO荧光发射谱研究

利用介质阻挡放电 (DBD)等离子体技术对大气污染物NO分子进行了光谱研究 ,得到了低气压条件下放电等离子体在 2 1 0～ 2 80nm光谱范围内的荧光发射谱。该谱明显的表现为双峰结构 ,谱线均成对出现 ,强度分布符合Frank Condon原理 ,且最大峰值位置出现在 2 36nm处 ,将该组谱线归属为NO分子的A2 ΣA →X2 Π1 / 2 ,2 / 3 跃迁。荧光产生过程为 :基态NO分子与高能电子发生非弹性碰撞被激发至激发态A2 Σ 后自发跃迁回基态同时辐射出荧光。通过测量等离子体中NO分子和N2 分子 337nm谱线强度随时间的变化关系 ,初步证实了放电等离子体中存在的NO分子的分解机制为 :e NO→N O e,N NO→N2 O ,O NO→NO2 hν。     

CO2对790 nm附近水线的压力加宽和位移

采用高灵敏的激光光腔衰荡光谱技术研究了CO₂对¹⁶O水分子v²+3v³振动带跃迁线的压力诱导效应. 为了抑制水的自碰撞效应,水的压力在实验中低于0.5 Torr. 基于铷原子吸收线和超稳法布里-珀罗标准确定了跃迁谱线高达10^-5 cm^-1精度的绝对频率. 采用软碰撞模型对吸收线进行模拟,获得了对应的线形参数.     

H12C14N分子v2垂直带的高温谱线强度及随温度的变化规律

采用乘积近似法计算了氰化氢分子H12C14N的总配分函数,其中转动配分函数考虑了离心扭曲修正,振动配分函数采用谐振子近似.利用计算所得配分函数和文献提供的实验振动跃迁矩平方及HermanWallis因子系数,计算了氰化氢分子H12C14Nv2垂直带,即0110-0000跃迁在常温和高温下的线强度,并与HITRAN数据库的数据进行了比较.结果显示,在296 K及温度高达3 000 K时,计算所得谱线强度与HI-TRAN数据库提供的结果均符合较好.表明对氰化氢分子H12C14N高温下的分子配分函数和线强度的计算是可靠的.进一步计算了0110-0000跃迁带在更高温度4 000和5 000 K的线强度及模拟光谱,并总结了该跃迁带中的谱线强度随温度的变化规律:对于转动量子数J≥32的跃迁谱线(包括P支、Q支和R支),当温度从296.K逐渐增加时,其线强度迅速增加,到1 000 K附近达到最大值,然后迅速减弱.对于转动量子数J<32的跃迁谱线(同样包括P支、Q支和R支),线强度在296 K时最大,然后随温度的升高迅速减弱.     

激光诱导Al等离子体发射光谱特性的实验研究

本文从实验上研究了不同缓冲气体(He,Ar,N2和Air)中激光Al等离子体的时间分辨发射光谱,研究了原子发射谱线的强度和Stark展宽随延时、缓冲气体性质和压力变化的规律.结果表明原子谱线的强度在3μs左右达到最大值,随着延时的增加,谱线的Stark展宽减小,而缓冲气体压力的增大导致谱线的Stark展宽增大,在实验测定的四种缓冲气体中,Ar气体中谱线的Stark展宽最大.     

基于激光诱导击穿光谱技术定量测量甲烷/空气混合当量比的实验研究:门控模式及激光波长的影响分析

激光诱导击穿光谱技术(LIBS)作为一种新型光谱分析方法,近年来被逐渐应用于燃烧诊断领域。在甲烷/空气混合气中建立了一套LIBS测试系统,利用H,O,N不同特征谱线强度比实现了对甲烷、空气燃空当量比的定量测量。在"门控"模式下,比较分析了H656/O777与H656/N746这两种定标曲线对燃空当量比的测量效果,发现H656/O777可以实现更好的预测精度与更高的灵敏度;"非门控"模式可以利用更多的谱线强度比(H656/O777,H656/N+500,H656/N+567和H656/N746)进行标定测量,其中H656/O777的测试效果最好。比较分析了"门控"与"非门控"两种检测模式对标定测量的影响:"门控"检测模式在拟合优度与预测精度方面都要略优于"非门控"模式。此外,在保持聚焦点能量密度相同的情况下,研究了1 064,532和355nm三种不同激光波长对H,O和N特征谱线及H656/O777标定曲线斜率的影响:H,O和N特征谱线强度、信噪比以及H656/O777标定曲线的斜率均随激光波长的增加而增加。在三种波长中,1 064nm的激光最适合作为LIBS技术的光源,定量测量甲烷/空气混合气当量比。最后,分别从等离子体电子密度、温度对谱线强度与分布函数的影响方面,对以上实验结果给出理论上分析与说明。     

天体演化过程中CNO核子辐射俘获反应

C和N核的质子辐射俘获反应对恒星平稳H燃烧阶段的能量产生和元素核合成起重要作用, C, N和O 核的中子辐射俘获是原初核合成和AGB星核合成的关键反应, 精确测定它们天体物理反应率有重要意义。 除13N(p, γ)14O和16N(n, γ)17N等不稳定核的核子辐射俘获反应外, 国际上已完成了其中若干反应的直接测量工作。 但12C(p, γ)13N, 13C(p, γ)14N和15N(p, γ)16O等CNO循环关键反应的实验测量还没有达到天体物理感兴趣的能区。 13C(n, γ)14C,15N(n, γ)16N和18O(n, γ)19O等中子辐射俘获反应测量的能量跨度较大, 截面仍存在较大的不确定性。 介绍了这些反应的研究进展, 并讨论了间接测量这些反应的方法和可行性。 The proton radiative capture reactions of C and N nuclei are important for the energy production and nucleosynthesis in the CNO cycle, and the neutron radiative capture reactions of C, N and O nuclei are key reactions for the inhomogeneous Big Bang nucleosynthesis as well as for the neutron induced CNO cycle in AGB stars. So far, most of these reactions have been measured except some reactions of the unstable nuclei, such as 13N(p, γ)14O and 16N(n, γ)17N. While the direct measured reactions, such as the  12C(p, γ)13N, 13C(p, γ)14N and 15N(p, γ)16O key reactions in CNO cycle, have not reached down to the stellar energies. In addition, the large uncertainties still exist in the measured neutron capture reactions such as 13C(n, γ)14C,15N(n, γ)16N and 18O(n, γ)19O. Thus it is significant to determine their astrophysical reaction rates via the indirect measurements. In this paper, the research status and feasibility of the indirect measurements for these reactions are discussed.     

用可调谐二极管激光光谱仪观测3657—3708cm~(-1)区域CO_2高分辨振转光谱

用可调谐二极管激光光谱仪观测到3657—3708cm~(-1)区域内CO_2各种同位素分子的9个振转谱带。首次观测到~(12)C~(16)O~(17)O的10011—00001谱带和~(12)C~(16)O~(18)O的11111—01101谱带,对其余7个谱带则扩充了其观测振转线的数目。用最小二乘方拟合法计算了各谱带的光谱常数,发现CO_2分子常数表中~(12)C~(16)O~(17)O的10011—00001谱带中心v的计算值比本实验观测值大0.287cm~(-1),而~(12)C~(16)O~(12)O的11111—01101谱带中心v_0的计算值则比本实验观测值小0.048cm~(-1)。     

N2价轨道的精细电子动量谱学研究

在高分辨率(ΔE=0.8 eV,Δp≈0.1a.u.)高效率的第三代电子动量谱仪上获得了N2价轨道的电离能谱和动量谱.通过对伴线结构的电子动量谱学(EMS)研究,得到了不同伴线结构的电子动量谱,另一方面也得到了伴线结构的强度.由伴线的电子动量分布形状判断出其跃迁的主要来源,并由实验测量的伴线结构强度确定了谱因子(极强度)的大小,通过对谱因子实验值与理论计算结果的比较检验了各种理论模型的精确度.     

烷类蒸汽对脉冲光泵D_2O和CH_3F远红外激光器输出能量的影响

本实验研究了环戊烷、乙烷、正庚烷和正辛烷等四种烷类蒸汽对脉冲光泵D_2O和CH_3F以及D_2O-CH_3F混合气体超辐射远红外激光器输出能量带来的影响.发现它们均能使D_2O发射的66μm、114μm和385μm以及CH_3F发射的496μm谱线能量有不同程度的增加.其中,对长波长谱线(385μm和496μm)输出能量的影响最为显著,净增加达30～90%.本文把这种作用归因于它们对泵浦光的强散射作用,从而使泵浦光被活性分子更多地俘获,以及相对于它们的分子量来说有大的振动热容量,从而减轻瓶颈效应.     

脉冲电晕放电脱除NO化学反应动力学过程

采用非接触的色散荧光发射光谱和时间分辨光谱方法,在大气压条件下,对脉冲电晕放电脱除NO的化学反应动力学过程进行了实验研究。在该研究中,首先利用色散荧光发射光谱方法,得到纯NO气体脉冲电晕放电中各活性粒子的色散荧光谱,并对其进行归属,确定了各活性粒子的灵敏指纹跃迁谱线;在此基础上,通过测量NO气体放电过程中所产生的N+,O,N₂及NO分子的灵敏指纹跃迁谱线的时间行为特性,研究脉冲电晕放电脱除NO的化学反应机理。实验结果表明：在脉冲电晕放电过程中,NO分子首先与高能电子发生非弹性电离碰撞,变成NO+离子,随后NO+离子发生解离反应,形成N+离子和O原子;N+离子在向阴极运动过程中与电子碰撞结合成激发态N原子,继而和其他激发态N原子结合成为激发态N₂;而O原子则应与其它O原子结合成为O₂。由此建立了大气压条件下纯NO气体脉冲电晕放电脱除NO的化学反应动力学模型。     

H~(12)C~(14)N分子ν_2垂直带的高温谱线强度及随温度的变化规律

采用乘积近似法计算了氰化氢分子H12C14N的总配分函数,其中转动配分函数考虑了离心扭曲修正,振动配分函数采用谐振子近似。利用计算所得配分函数和文献提供的实验振动跃迁矩平方及Herman-Wallis因子系数,计算了氰化氢分子H12C14Nν2垂直带,即0110-0000跃迁在常温和高温下的线强度,并与HITRAN数据库的数据进行了比较。结果显示,在296K及温度高达3000K时,计算所得谱线强度与HI-TRAN数据库提供的结果均符合较好。表明对氰化氢分子H12C14N高温下的分子配分函数和线强度的计算是可靠的。进一步计算了0110-0000跃迁带在更高温度4000和5000K的线强度及模拟光谱,并总结了该跃迁带中的谱线强度随温度的变化规律:对于转动量子数J≥32的跃迁谱线(包括P支、Q支和R支),当温度从296K逐渐增加时,其线强度迅速增加,到1000K附近达到最大值,然后迅速减弱。对于转动量子数J<32的跃迁谱线(同样包括P支、Q支和R支),线强度在296K时最大,然后随温度的升高迅速减弱。     

三电极真空火花光源和高离化态原子谱线的产生与观测

本文敍述了我们新近建造的一台高电压、大电容、低电感三电极真空火花光源。用此光源与SGV-50真空紫外光谱仪相配合,分别用C、Al、Ti等元素作电极,进行了积分光谱的初步观测。在200A—2000A的波段区,辩认出高离化态谱线330条,其中C谱线174条,O谱线68条,N谱线44条,Al谱线24条,Ti谱线20条。实验表明,这种光源使用效果比较好。     

气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性的影响

环境气体的压强对激光诱导等离子体特性有重要影响.基于发射光谱法开展了气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性影响的研究,探讨了气体压强对空气等离子体发射光谱强度、电子温度和电子密度的影响.实验结果表明,在10-100 kPa空气压强条件下,空气等离子体发射光谱中的线状光谱和连续光谱依赖于气体压强变化,且原子谱线和离子谱线强度随气体压强的变化有明显差别.随着空气压强增大,激光击穿作用区域的空气密度增加,造成激光诱导击穿空气几率升高,从而等离子体辐射光谱强度增大.空气等离子体膨胀区域空气的约束作用,增加了等离子体内粒子间的碰撞几率以及能量交换几率,并且使离子-电子-原子的三体复合几率增加,因此造成原子谱线OⅠ777.2 nm与NⅠ821.6 nm谱线强度随着气体压强增大而增大,在80 kPa时谱线强度最高,随后谱线强度缓慢降低.而离子谱线N Ⅱ 500.5 nm谱线强度在40 kPa时达到最大值,气体压强大于40 kPa后,谱线强度随压强增加而逐渐降低.空气等离子体电子密度均随压强升高而增大,在80 kPa后增长速度变缓.等离子体电子温度在30 kPa时达到最大值,气体压强大于30 kPa后,等离子体电子温度逐渐降低.研究结果可为不同海拔高度的激光诱导空气等离子体特性的研究提供重要实验基础,为今后激光大气传输、大气组成分析提供重要的技术支持.