远红外激光磁共振光谱技术及对含碳自由基分子的观测

本文报道国内建成的远红外激光磁共振 (FIRLMR)光谱仪的技术特点和工作原理。该谱仪采用CO2 激光横向泵浦远红外激光 ,样品吸收池置于远红外激光谐振腔内 ,由聚丙烯薄膜与远红外激光增益池隔开以获得很高的灵敏度 ,从而对寿命很短的自由基分子进行研究。利用该光谱仪在远红外波段测量得到了多个瞬态自由基分子CCH ,CF和CH2 的光谱 ,这些自由基分子由微波放电产生的氟原子与甲烷CH4 反应生成。     

激光诱导AlO自由基B2∑+–X2∑+跃迁光谱研究

基于激光诱导击穿光谱技术, 利用Nd:YAG脉冲激光激发Al₂O₃ (含量为99%)陶瓷片产生等离子体, 获得了AlO自由基B²∑⁺–X²∑⁺跃迁的33条发射谱线. 就AlO自由基光谱的时间演化规律和激光能量对谱线的影响规律进行了研究与分析. 结果表明, AlO自由基光谱出现在Al原子和Al离子光谱之后, 且持续时间较长. 当激光的脉冲能量由10 mJ起不断增加时, AlO自由基光谱强度逐渐减小, 且最大值出现时间随激光能量的增加而后移. 在此基础上, 进行了陶瓷等离子体在空气和氩气环境下的对比试验, 发现从Al₂O₃陶瓷片中激发所产生的AlO自由基必须有空气中O₂参与反应. 关键词： 激光诱导击穿光谱 AlO自由基 B²∑⁺–X²∑⁺跃迁光谱')" href="#">B²∑⁺–X²∑⁺跃迁光谱     

燃烧产物组成激光诱导荧光光谱的测量

对激光诱导荧光（LIF）光谱技术在燃烧过程中的应用进行研究，介绍测量燃烧过程中常见自由基OH和NO的LIF光谱的实验方案，以及采用激光诱导荧光光谱技术测量小分子荧光光谱的方法，利用YAG激光器、染料激光器、CO2激光器、光谱仪、ICCD等设备对燃烧产物中常见小分子自由基OH和NO进行了测量，从实验中得到了自由基OH和NO的荧光光谱。实验结果表明，荧光光谱与激发波长无关，但是激发波长改变后，荧光强度因离开最佳波长而有所下降，这符合分子荧光光谱的特征。与其他光谱技术相比，激光诱导荧光光谱技术具有极高的选择性和灵敏度。     

激光诱导荧光法测量OH自由基中激光产生的OH自由基转动能级布居及其对测量的影响

对激光诱导荧光法测量对流层OH自由基时,激光与大气中的臭氧及水蒸气作用产生的OH自由基的转动态分布及其随时间的演化进行了研究,并对新生的OH自由基对荧光信号的干扰强度进行了讨论。     

烷烃类分子对NCO(A2∑+)自由基的猝灭

采用激光光解 激光诱导荧光 (LP LIF)的方法 ,用 2 6 6nm激光光解CHBr3 分子产生CH自由基 ,再与N2 O继续反应作为NCO自由基的产生源 ,用 4 38.6nm激光将电子基态X 2 Πi(0 0 10 )的NCO激励到激发态A2 Σ+ (0 0 0 0 )上 ,通过检测激发态NCO时间分辨荧光信号 ,测得室温 (2 98K)下NCO(A2Σ+ )被烷烃类分子猝灭的实验结果 ,获得了A 2Σ+ (0 0 0 0 )态猝灭速率常数 .实验发现 ,随着烷烃分子中C -H键数增加 ,其猝灭截面也近线性增加 ,但随着分子体积增大 ,这种增加趋缓 .     

CF X2Π（υ＝1）远红外及NO X2Π（υ＝1←0）中红外激光磁共振光谱的标识

根据塞曼效应理论和激光磁共振 (LMR)光谱原理 ,本文建立了一套用于标识激光磁共振光谱的模型方法 ,并成功地对CFX2 Π(υ =1)远红外及NOX2 Π(υ =1← 0 )中红外激光磁共振光谱进行了标识。为新自由基分子的激光磁共振光谱提供了快速而准确的标识方法     

NO2 在第二电子吸收带的光解

运用单光子激光诱导荧光方法 ,研究了NO2 分子在第二吸收带的光解反应动力学 .首次报道了NO2(B2 B2 态 )光解初生态产物NO自由基的v″ =1,2的转动分布 .发现了NO自由基v″ =1的明显双模式分布 .进而提出了可能有两种竞争机理控制该反应     

烷烃类分子对NC0（A^2∑^＋）自由基的猝灭

采用激光光解—激光诱导荧光(LP—LIF)的方法，用266nm激光光解CHBr3分子产生CH自由基，再与N2O继续反应作为NCO自由基的产生源，用438．6nm激光将电子基态X^2∏i(00^10)的NCO激励到激发态A^2∑^+(00^00)上，通过检测激发态NCO时间分辨荧光信号，测得室温(298K)下NCO(A^2∑^+)被烷烃类分子猝灭的实验结果，获得了A^2∑^+(00^00)态猝灭速率常数．实验发现，随着烷烃分子中C—H键数增加，其猝灭截面也近线性增加，但随着分子体积增大，这种增加趋缓．     

双光子聚合多次快速扫描机制与小线宽研究

采用自由基浓度起伏理论并考虑光镊集聚效应,理论研究了飞秒激光双光子聚合多次快速扫描的线宽问题。根据双光子光聚合过程中自由基浓度随时间变化的关系,考虑光镊力及自由扩散效应对自由基分布的影响,得到了多次快速扫描加工线宽的表达式。研究了多次扫描过程中产生自由基浓度随扫描次数的变化、双光子聚合加工不同扫描次数下加工线宽随激光功率的变化、多次扫描过程中间隔时间对于加工线宽的影响。多次扫描的线宽表达式可以直接回归至单次扫描的一般公式,且理论结果与文献中实验加工线宽相吻合,两者误差在2%。控制扫描间隔时间,减少自由基的向外扩散运动以及被树脂材料内大分子猝灭,使得活性自由基的分布更为集中,可以获得更小的加工线宽。研究结果为飞秒激光双光子更小线宽加工的研究提供了新的思路,为飞秒激光多次快速扫描加工提供了理论依据。     

CF X^2П（ν=1）远红外及NO X^2П（ν←0）中红外激光磁共振光谱的标识

根据塞曼效应理论和浙江磁共振（LMR）光谱原理,本文建立一了套用于标识激光磁共振光谱的模型方法,并成功地对CF X^2П（ν=1）远红外及NO X^2П（ν←0）中红外激光磁共振光谱进行了标识。为新自由基分子的激光磁共振光谱提供了快速而准确的方法。     

应用于FAGE技术测量OH自由基的激光器波长修正方法研究

研究了一种应用于气体扩张激光诱导荧光(FAGE)技术测量OH自由基的染料激光器波长修正方法。该方法采用镍铝丝热解水汽产生稳定的高浓度OH自由基,利用重复频率为8500 Hz的染料激光器输出波长约282 nm激光作为光源.激发低压腔内热解产生的高浓度高稳定性OH自由基产生荧光,由普通光电倍增管和光电二极管分别探测激发荧光和出腔激光强度。通过延时信号发生器统一触发激光器和高速数据采集卡并结合LabVIEW软件处理得到单位激光强度的荧光积分强度数据。连续两次扫描激光波长,当第二次扫描的荧光积分强度达到第一次最大值的0.95倍时,停止波长扫描,此时的激光器波长位置即为激发线位置。本文首先扫描激光波长,研究了282 nm激发机制下的OH自由基激发谱;然后在Q_1 2激发线位置探究了气体湿度、氧气含量、进气量以及抽速对荧光积分强度和寿命的影响;并分析了镍铝丝热解水的反应机理,初步认为热解中OH自由基主要来源于氧原子与水的反应。在以上荧光积分强度和寿命影响因素的研究基础上,优化了系统参数,使荧光积分强度波动小于±1.9%。连续多次进行波长修正,修正偏差为0.1pm。该方法能够满足气体扩张激光诱导荧光(FAGE)技术定量精确测量大气OH自由基对波长的要求。     

考虑光镊效应的飞秒激光双光子加工线宽

采用自由基浓度起伏理论结合光镊集聚效应,理论研究了飞秒激光双光子加工的线宽问题。根据双光子光聚合过程中自由基浓度随时间变化的关系,考虑光镊效应对自由基分布范围的影响,得到了飞秒激光双光子加工线宽的表达式。研究了线宽随扫描速度与激光功率的变化关系,并讨论了不同光引发剂对线宽的影响。得到了以自由基浓度起伏为基础,并考虑光镊效应的双光子加工线宽表达式,该结果与实验结果相符。研究结果为飞秒激光双光子加工的研究提供了新的思路,为光镊集聚效应对线宽影响的实验研究提供了理论依据。     

CCN与醇类分子的反应动力学

用266 nm的激光光解CCl3CN分子产生CCN自由基，并在室温(298 K)和腔体总压为1.33 kPa的条件下，利用激光诱导荧光技术研究了CCN( eX2|)自由基与一系列醇类分子CnH2n+1OH(n=1?6)的反应动力学，通过实时监测反应体系中CCN( eX2|)浓度随反应时间的变化，测量了这些反应的总包速率常数．这些数据均是首次报道．结果显示，CCN( eX2|)自由基与醇类分子的反应速率常数随着醇分子中C原子数的增加而增大，而且均大于CCN( eX2|)与相应C原子数的烷烃分子的反应速率常数．基于键解离能相关和线性自由能相关地讨论，CCN( eX2|)自由基与醇类分子的反应应是一个抽氢反应；受醇分子中OH基团的诱导效应的影响，醇分子C-H键上的H具有较大的活性，因而CCN( eX2|)自由基抽提C-H键上的H是主要的反应通道. 同时还利用碰撞络合物模型和成轨理论来讨论了长程吸引势对反应的指前因子的影响     

放电辅助激光溅射气相金属化合物分子和离子的产生装置

结合脉冲放电气体束和激光溅射技术,开发了一套产生气相金属化合物分子和离子的装置。利用飞行时间质谱测试了金属铜靶与不同气体反应的离子产物和效率,并利用激光诱导荧光光谱方法测量了自由基分子产物的状态。测试结果表明,该装置可有效产生气相金属化合物自由基分子和离子,而且产物转动温度低,为下一步开展高精度金属化合物分子自由基电子态激光光谱研究打下了基础。     

火焰中自由基OH的激光增强电离光谱

用2824～2838A波段的紫外激光,共振激励火焰中产生的自由基OH,检测它的离化信号,得到了紫外2830A附近OH的光谱带,它对应于X~2π→A~2∑(v=0→1)的跃迁。测量到的20多条谱线与火焰发射光谱结果符合极好。这种方法提供了一种检测自由基及诊断火焰的新途径。     

用脉冲辐解和激光光解技术研究C60和三氯乙烷的反应机理

用脉冲辐射和激光光解技术研究Ｃ６０－和ＣＨ３ＣＣｌ３的反应机理。发现Ｃ６０在６５０ｎｍ有循环吸收，认为在脉冲辐射实验中是通过空穴转移以及在激光光解实验中通过激发态转移两种不同的机制产生的。另外，在４３０ｎｍ处观察到Ｃ６０和ＣＨ３ＣＣｌ３的长寿命自由基加合物的产生，认为这个自由基加合物在脉冲辐解和激光光解过程中分别以自由基加成机制和通过形成激发态络合物现两种不同的机制产生的。     

SF自由基的REMPI光谱：观测到一个新的2§电子态

利用SF6/Ar混合气沿气束方向放电， 产生SF自由基．在306?321 nm范围内扫描激光波长得到SF自由基(2+1) REMPI光谱． 观测到2§?X2|双光子跃迁的５ 个振转谱带， 通过对实验谱分析获得新观测到2§里德堡态的转动常数近似值和振动频率约815 cm?1；同时对2|3=2?X2|3=2跃迁谱带进行了转动分析，转动常数B0v?0.42 cm?1，该谱带对应着(1+2) REMPI机理；对SF自由基电离解离机理也进行了讨论．     

利用激光腔内共振衰减技术研究CH2CHO自由基的近紫外吸收光谱

利用激光腔内共振衰减技术 (CRDS) ,获取了CH2 CHO自由基的近紫外吸收光谱 .在此吸收光谱中 ,有一从 2 8786cm-1起始的振动 电子带 ,和一随能量而增加的宽吸收背景 .此CRDS吸收光谱和以前的低分辨吸收光谱相一致 ;其振动 电子吸收峰位置和在激光诱导荧光光谱及光解产物谱中的峰位置相吻合 .     

基于同步光解的OH自由基标定方法

OH自由基是大气中最重要的氧化剂,准确测量对流层OH自由基的浓度是厘清我国二次污染形成机理的关键.本文介绍了一种基于同步光解的OH自由基便携式标定方法,使用汞灯的185 nm线辐射处于层流状态下的具有一定水汽浓度的合成空气,光解HO2和O2定量产生确定浓度的OH, HO2自由基和O3.开展了臭氧浓度及廓线分布因子P和氧气吸收截面等影响因素的准确测量,降低该标定方法的不确定度.进一步构建便携式标定装置,建立应用于实际外场标定的OH自由基浓度快速获取方法.开展基于激光诱导荧光技术OH自由基(LIF-OH)探测系统的准确标定测试,准确产生3×10^8-2.8×10^9 cm^-3浓度的OH自由基, LIF-OH探测系统的荧光信号与自由基浓度具有非常好的相关性.在综合外场观测(STORM)的应用中该标定装置的不确定度为13.0%,具有良好的稳定性和准确性,可以用于复杂外场环境下LIF-OH系统的快速标定.     

CaOH自由基A-X(100)-(000)跃迁的激光激发荧光光谱研究及其转动温度测量

本文报道了CaOH自由基A-X(100)-(000)跃迁的激光激发荧光光谱研究结果。对约100条转动谱线进行了归属,并用最小二乘方拟合得出A~2H_(1/2)(100)态的 B’=0.337097(10),D＇=0.377(5)×10~(-6),P=一0.04039(2)cm~(-1)。由这些转动谱线的相对强度还推导出CaOH自由基X~2∑态的转动温度T_R=308K。