SO2分子价电子态及里德堡态光谱研究

论文摘要

本工作以皮秒Nd:YAG激光器的四倍频输出（266nm）及其三倍频输出（355nm）所抽运的光学参量发生/放大器为激发源,采用高灵敏度的激光光谱方法对大气污染物SO2分子的基电子态及里德堡态的能级结构特性进行了实验研究。 在采用激光诱导色散荧光光谱对SO2分子基电子态振动能级结构进行实验研究的工作中,SO2分子吸收波长为266nm的激光,从基电子态X1A1跃迁到A1A2、B1B1耦合激发电子态的高振动能级,在270—470nm波长范围内,其色散荧光谱呈现出在弥散谱上叠加有规则振动序列结构的特征。通过对荧光时间分辨谱及色散荧光谱随样品气压变化的测量,分析确定了受激SO2分子在其寿命内通过碰撞淬灭过程和内能转换过程实现在多个振转能级的再布居,色散荧光谱中的弥散包络即产生于A1A2+B1B1耦合电子态多个振转能级的荧光辐射,而长波方向的规则序列产生于a3B1→X1A1跃迁的磷光辐射。通过对规则序列的标识,得到了SO2分子基电子态对称振动和弯曲振动模式的振动基频频率分别为1144cm-1和ω2=534cm-1。基于对受激SO2分子淬灭机制的分析,用自行设计完善的一套光声探测装置,采用脉冲光声方法对SO2分子的含量进行实验检测。在标准大气压情况下,SO2分子的含量探测灵敏度可以达到9.1ppm。利用本工作所用激发源的高功率密度特性,采用共振增强多光子离化光谱方法,对SO2分子里德堡序列的能级结构进行实验研究,得到了420～540nm波长范围内SO2分子的共振增强多光子离化谱。通过测量离化信号强度随入射激光强度的变化关系,确定了离化信号产生于以Rydberg序列为中间共振态的（4+1）或（4+2）离化过程,并用最小二乘法拟合得到里德堡序列的集结势及相应的量子亏损分别为99586cm-1和1.86。

论文目录

• 第1章 引言
• 第2章 实验原理及实验装置
• 2.1 三原子分子的能级及其光谱项
• 2.2 激光诱导色散荧光（LIDF）光谱原理及实验装置
• 2.2.1 荧光的产生过程
• 2.2.2 激光诱导色散荧光光谱
• 2.2.3 激光诱导色散荧光光谱的实验装置
• 2.3 光声光谱原理及光声探测装置
• 2.3.1 声波的产生
• 2.3.2 光声探测实验装置
• 2.4 共振增强多光子离化（REMPI）光谱原理及实验装置
• 2.4.1 多光子过程
• 2.4.2 多光子离化
• 2.4.3 共振增强多光子离化光谱的实验装置
• 2.4.4 离子收集系统
• 第3章 实验结果与分析
• 2分子激光诱导色散荧光光谱'>3.1 266nm激光激发的SO₂分子激光诱导色散荧光光谱
• 2分子色散荧光光谱'>3.1.1 266nm激光诱导SO₂分子色散荧光光谱
• 3.1.2 实验结果分析
• 3.1.3 小结
• 2分子的光声探测'>3.2 SO₂分子的光声探测
• 2气体产生的光声信号'>3.2.1 266nm激发SO₂气体产生的光声信号
• 3.2.2 光声信号强度随实验条件的变化
• 3.2.3 声波的激发和速率方程的求解
• 2气体的光声探测'>3.2.4 空气中SO₂气体的光声探测
• 3.2.5 小结
• 2分子Rydberg态共振增强多光子离化谱'>3.3 SO₂分子Rydberg态共振增强多光子离化谱
• 3.3.1 共振增强多光子离化光谱
• 3.3.2 共振增强多光子光谱的离化通道分析
• 3.3.3 共振增强多光子离化谱的归属
• 3.3.4 小结
• 第4章 结束语
• 参考文献
• 致谢