光腔衰蕩光譜技術研究若干自由基光譜.pdf

1、自由基在燃燒過程、大氣化學、分析化學等眾多領域中都扮演著重要的角色，自由基光譜研究對于了解自由基微觀結構、發(fā)展檢測手段、確認化學反應通道及分支比等方面都有重要的意義。本論文的主要工作是設計和搭建了一套用于研究自由基光譜的光腔衰蕩光譜(CRDS)實驗裝置，并將之與超聲射流冷卻、氣體放電等技術相結合，研究了PH2、AsH2以及過渡金屬自由基的吸收光譜。主要工作和研究成果有：
　　 實驗裝置的建立
　　 我們設計并搭建了一套流

2、動體系中脈沖直流空心陰極放電-光腔衰蕩光譜實驗裝置(Pulsed DC Hollow Cathode Discharge-CRDS)。在這套裝置中，我們引入了雙陽極空心陰極放電作為目標自由基產生源。除了建立這套裝置外，我們還將光腔衰蕩光譜測量系統(tǒng)與實驗室原有的超聲射流腔體結合，改造成超聲射流-脈沖直流輝光放電-光腔衰蕩光譜裝置(Supersonic jet-Pulsed DC GlowDischarge-CRDS)。通過測量高反鏡反射率

3、和H2O的泛頻吸收光譜兩個實驗驗證了我們的光腔衰蕩光譜測量系統(tǒng)的可行性：吸收的檢測限可達4×10-3(1-R)；獲得的吸收光譜的光譜分辨率優(yōu)于0.055cm-1。
　　 PH2自由基光譜研究
　　 在超聲射流條件下，通過對PH3、SF6與Ar的混合氣脈沖直流輝光放電產生PH2自由基，利用光腔衰蕩光譜技術和激光誘導熒光技術獲得了PH2自由基在410-555nm范圍內的光譜。在光譜中總共觀測到10個振動帶，它們被歸屬為PH2

4、-自由基(～A)2A1-(～X)2B1躍遷的彎曲振動激發(fā)000&2n0(n=1-6)和2n1(n=1-3)的兩個序列。通過對CRDS光譜的轉動分析和振動分析，確定了PH2自由基(～X)2B121態(tài)和(～A)2A12n(n=0-4)態(tài)更為完整和更為精確的光譜常數(shù)，包括帶源、轉動常數(shù)、離心畸變常數(shù)、自旋轉動常數(shù)以及(～A)2A1態(tài)彎曲振動參數(shù)等；改進了(～X)2B121態(tài)和(～A)2A12n(n=0-3)態(tài)的轉動項值；分析了(～A)2A12

5、n(n=0-6)態(tài)所受到的擾動。通過對轉動譜線的熒光壽命的測量，獲得了(～A)2A12n(n=0-6)態(tài)的自由壽命。通過對CRDS實驗和LIF實驗結果的對比分析，討論了PH2自由基(～A)2A1態(tài)的擾動源以及可能存在的預離解通道。
　　 AsH2自由基光譜研究
　　 在超聲射流條件下，通過對AsH3、SF6與Ar的混合氣脈沖直流輝光放電產生AsH2自由基，利用光腔衰蕩光譜技術和激光誘導熒光技術獲得了AsH2自由基在380

6、-510nm范圍內的光譜。在光譜中總共觀測到11個振動帶，它們被歸屬為AsH2自由基(～A)2A1-(～X)2B1躍遷的彎曲振動激發(fā)000&2n0(n=1-7)和2n1(n=1-3)的兩個序列。通過對實驗光譜的轉動分析和振動分析，確定了AsH2自由基(～X)2B121態(tài)和(～A)2A12n(n=0-7)態(tài)更為完整和更為精確的光譜常數(shù)，包括帶源、轉動常數(shù)、離心畸變常數(shù)、自旋轉動常數(shù)以及(～A)2A1態(tài)彎曲振動參數(shù)等，其中絕大大部分的數(shù)據為

7、首次實驗獲得；首次實驗確定了(～X)2B121態(tài)和(～A)2A12n(n=0-7)態(tài)的轉動項值。通過對(～A)2A1-(～X)2B12n0(n=2-7)帶轉動譜線線寬的研究，獲得了(～A)2A12n(n=2-7)各態(tài)的自由壽命。綜合轉動分析和激發(fā)態(tài)自由壽命的結果，分析了(～A)2A12n(n=0-7)態(tài)所受到的擾動，并提出了AsH2自由基(～A)2A1態(tài)三個可能的預離解通道。
　　 我們還在室溫下利用空心陰極放電結合CRDS技術

8、研究了AsH2自由基(～A)2A1-(～X)2B1罵躍遷000帶的吸收光譜，獲得了一些高階光譜參數(shù)，如六階和八階離心畸變常數(shù)和四階自旋轉動相互作用常數(shù)，并對00態(tài)較高轉動能級受到的擾動講行了討論。
　　 CRDS結合空心陰極放電研究過渡金屬自由基光譜
　　 設計了一套雙陽極空心陰極放電裝置作為過渡金屬自由基的產生源，并將之與光腔衰蕩光譜(CRDS)技術相結合，用于研究過渡金屬自由基的吸收光譜。借助于光學諧振腔的腔鏡和放置