CO分子三重带系（d～3△-a～3Ⅱ）光谱与微扰分析

论文摘要

CO是宇宙中除了氢分子之外，含量最丰富也是非常重要的星际分子之一。对于它的研究在分子反应过程、等离子体、星际物质、生物医学、环境科学领域具有重要意义。CO分子三重亚稳态a3П由于其长达几百毫秒的寿命，且可以由电场和磁场操控，成为分子冷却领域最重要的首选分子之一。因此对于它的结构以及其它三重态的研究在今后的应用中有着至关重要的作用。然而，由于三重激发态之间谱线跃迁的复杂性，过去人们对于激发态的研究往往通过它们与基态X1∑+之间的跃迁谱来进行，特别是d3Δ，使得人们对于激发态的研究没有其基态的研究完善，鲜有三重带的直接跃迁的研究报道。本文通过对CO气体和氦气的混合气体放电生成CO激发态分子，采用高灵敏度的光外差—磁旋转—浓度调制光谱技术（OH-MR-CMS），在12350-12850cm-1，13413-13900cm-1以及16850-17100cm-1波段获得了CO三重带系d3Δ-a3П的高分辨的振转吸收谱，谱线信噪比高于100，并且根据谱线特定的相位、线型以及强度分布的规律，观察并标识了1200多根d3Δ-a3П跃迁谱线，其中包含（2，1）带680根谱线，（3，1）带628根谱线，以及（6，1）带156根谱线。另外，首次观察到199根a3П（9，1）带受扰谱线以及40根（12，1）带泛频跃迁谱线。在理论分析中，采用有效Hamilton矩阵对角化方法引入微扰，计算了CO分子d3Δ-a3П的跃迁频率。下态a3П亚稳态的分子常数已经由亚毫米波谱精确测量，为了进一步提高d态常数拟合精度，在拟合过程中，我们将下态a3П常数固定在亚毫米波谱的结果上，仅浮动上态分子常数。系统地研究了d3Δ（ν=2）与a3П（ν=9）以及d3Δ（ν=6）与a3П（ν=12）之间的微扰，并通过对实验数据的拟合和计算，得到两对微扰能级的更为精确的分子常数。对所有被标识的谱线作带权重的非线性最小二乘拟合，拟合最终得到的标准方差全部约为实验不确定度的一半，与前人结果的误差均在3σ范围以内，显示了本文所得结果的可靠性与准确性。同时又利用所获得的最新平衡常数计算了CO分子d3Δ激发态精确的RKR势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 研究背景
• §1.2 本文概述
• 第二章 光外差磁旋转速度调制光谱技术实验
• §2.1 基本实验原理
• §2.2 CO分子的OH-MR-CMS实验
• §2.3 CO分子的吸收谱
• 第三章 双原子分子CO光谱的理论计算
• §3.1 双原子分子的电子跃迁光谱
• §3.1.1 双原子分子光谱的基本结构以及经验表达式
• §3.1.2 微扰分析
• §3.2 角动量耦合
• 3∏和d³△态转动能级标识'>§3.3 a³∏和d³△态转动能级标识
• 3∏和d³△电子态的有效哈密顿量矩阵'>§3.4 a³∏和d³△电子态的有效哈密顿量矩阵
• 第四章 CO分子三重带光谱及微扰分析
• §4.1 CO谱线的标识
• 3△-a³∏（2,1）及a³∏（9,1）带光谱及微扰分析'>§4.1.1 d³△-a³∏（2,1）及a³∏（9,1）带光谱及微扰分析
• 3△-a³∏（6,1）及a³∏（12,1）带光谱及微扰分析'>§4.1.2 d³△-a³∏（6,1）及a³∏（12,1）带光谱及微扰分析
• 3△-a³∏（3,1）带光谱分析'>§4.1.3 d³△-a³∏（3,1）带光谱分析
• §4.2 CO分子常数的拟合
• §4.2.1 能量赋值
• §4.2.2 最小二乘拟合
• §4.2.3 对拟合的方法的评述
• 第五章 结论
• §5.1 本文的主要工作
• §5.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文