Rb(5PJ)+Rb(5PJ)→Rb(5S)+Rb(nl=5D,7S)碰撞能量合并

研究了Rb(5PJ) Rb(5PJ)→Rb(nlJ') Rb(5S)碰撞能量合并过程,利用单模半导体激光器分别共振激发Rb原子的5P1/2或5P3/2态,利用另一与泵浦激光束反向平行的单模激光束作为吸收线探测激发态原子密度及其空间分布,吸收线分别调至5P1/2→5D3/2和5P3/2→7S1/2跃迁.由激发态原子密度和谱线荧光比得到碰撞能量合并过程的截面,对5P3/2激发,碰撞转移得到5D5/2,5D3/2和7S1/2的截面分别是(1.32士0.59)×10-14,(1.18士0.53)×10-14和(3.21士1.44)×10-15cm2;对5P1/2激发,碰撞转移到5D5/2和5D3/2的截面分别是(6.57士2.96)×10-15和(5.90士2.66)×10-15cm2.与其他的实验结果进行了比较.     

Rb蒸气中的5PJ+5PJ′→5S+5DJ″碰撞能量合并

研究了Rb(5PJ) Rb(5PJ′)→Rb(5S) Rb(5DJ″)的碰撞能量合并过程,一台单模半导体激光器共振激发Rb原子的5P1/2或5P3/2态,另一与泵浦激光束反向平行的单模激光束作为吸收线探测激发态原子密度及其空间分布,吸收线分别调至5P1/2→5D3/2和5P3/2→7S1/2跃迁,由激发态原子密度和谱线荧光比得到碰撞能量合并过程5PJ 5PJ′→5S 5DJ″的截面.两台激光器同时分别激发5P1/2和5P3/2态,通过对5DJ″→5PJ的荧光探测,得到5P3/2 5P1/2碰撞转移到5D5/2和5D3/2的截面分别为(1.12±0.50)×10-14和(1.01±0.45)×10-14cm2.     

激发态Cs原子间碰撞能量转移截面

在Cs蒸气密度为1013?cm-3量级范围内,研究了6P3/2+6P3/2→6DJ+6S碰撞能量合并过程.利用单模半导体激光器共振激发6P3/2态,利用另一与泵浦激光束反向平行的单模激光束作为吸收线探测激发态原子密度及其空间分布,吸收线调至6P3/2→8S1/2跃迁,并可平行于泵浦激光束移动.由激发态原子密度和谱线的荧光强度比得到碰撞能量合并的截面.碰撞转移到6D5/2和6D3/2的截面分别是(4.1±1.8)×10-15和(2.2±1.0)×10-15?cm2.与其它实验结果进行了比较.     

Rb(5P)激发态的辐射及与N2碰撞的能量转移

应用激光吸收和荧光方法,测量了Rb(5P)态与N2碰撞的精细结构混合和碰撞猝灭截面.Rb原子被激光激发到5P3/2态,将与泵浦激光束反向平行的检测激光束调到5PJ→7S1/2的跃迁,测量5PJ激发态的密度及空间分布,由此计算了5PJ→5S的有效辐射率,在T=340K和N2密度0.5×1016＜N＜4×1016cm-3范围内测量了5P1/2→5S1/2(794nm)发射的敏化荧光强度I794,量N/I794与N有抛物线型的关系,表明了5PJ的猝灭是由于与N2分子的碰撞产生的,而不是由与Rb基态原子碰撞产生的.由最小二乘法确定的二次多项式的系数得到5P态与N2碰撞精细结构混合截面σ3/2→1/2=(10.43±3.54)×10-16cm2,猝灭截面σD=(9.8±3.4)×10-16cm2.与在不同的实验条件下得到的结果在误差范围内一致.     

Rb(5PJ)与He,N2的碰撞精细结构混合和猝灭

在气体样品池条件下,研究了Rb(5PJ) (He,N2)碰撞能量转移过程.用调频半导体激光器激发Rb原子至Rb(5P3/2)态,在不同的He或N2气压下,测量了直接5P3/2→5S1/2荧光和转移5P1/2→5S1/2荧光.对于Rb(5PJ)与He的碰撞,只发生精细结构转移(略去碰撞猝灭效应),电子态能量仅能转移为He原子的平动能.在与N2的碰撞中,向分子振转态的转移是重要的.本实验中,Rb的密度为4.5×1011 cm-3,由辐射陷获理论得到5P1/2→5S1/2的有效辐射率为2.47×107 s-1.利用速率方程分析,可以得到碰撞转移速率系数,对于He,5P3/2→5S1/2转移速率系数kHe21=2.61×10 12 cm3·s.对于N2,测量5PJ He和5PJ N2两种情况下直接荧光与敏化荧光的相对强度比,利用最小二乘法确定5Pa/2→5S1/2转移速率系数kN212=2.36×10-11 cm3·s,5PJ态猝灭速率系数kN2=1.44×10-11 cm3·s-1.由实验结果证实了Cs-N2主要是直线式碰撞传能机制,与其他实验结果进行了比较.     

低He气压下Rb(5P3/2)激发态有效辐射率的计算与测量

计算和测量了Rb-He混合蒸气中Rb(5P3/2)共振能级的有效辐射率,使用单模半导体激光器(泵浦激光)将Rb原子激发至5P3/2态,另一调谐到5P3/2→7S1/2的单模激光束(检测激光)与泵浦束反平行通过样品池,并在池的直径方向平行移动,通过对检测激光束的吸收测定了激发态原子密度及其空间分布.由于辐射陷获存在,有效辐射率是自然辐射率与透射因子(发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率,它与吸收截面及激发态原子密度和空间分布有关)的乘积.5P3/2原子密度及其空间分布结合5P3/2←5S1/2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子,从而得到了不同He气压下,Rb D2线的有效辐射率.从5P3/2→5S1/2跃迁线强度I780的测量,得到的不同He气压下有效辐射率的比值与理论计算得到的比值相符.     

Rb(5 P_J)+(He、N_2)碰撞能量转移

在气体样品池条件下,研究了Rb(5PJ) (He、N2)碰撞能量转移过程.调频半导体激光器稍微调离共振线,激发Rb原子至Rb(5P3/2)态,在不同的He或N2气压下,测量了直接5P3/2→5S1/2荧光和转移5P1/2→5S1/2荧光.对于5PJ与He的碰撞.电子态能量仅能转移为He原子的平动能.在与N2的碰撞中,向分子振转态的转移是重要的.利用速率方程分析,可以得到碰撞转移速率系数,对于He,5P3/2→5S1/2转移速率系数为2.23×10-12cm3s-1.对于N2,测量5PJ He和5PJ N2二种情况下荧光的相对强度比,利用最小二乘法确定5P3/2→5S1/2转移速率系数为4.38×10-11cm3s-1,5PJ态猝灭速率系数为5.45×10-11cm3s-1.与其他实验结果进行了比较.     

激光激发Rb＋H2系统形成RbH分子机理的实验研究

在Rb-H2混合系统中用激光(泵浦激光)将基态Rb原子激发到Rb(5P3/2)能级,将调谐至5P3/2→7S1/2跃迁的另一激光束(检测激光)与泵浦激光反向平行通过样品池,并在池的直径方向平行移动,利用光学吸收法得到Rb(5P3/2)态的密度及其空间分布。由于辐射陷获存在,有效辐射率是自然辐射率与透射因子(发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率,它与吸收截面及激发态原子密度和空间分布有关)的乘积。由5P3/2原子密度及其空间分布结合5P3/2←5S1/2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子。能量合并过程5P3/2 5P3/2→5S1/2 5D产生高位态5D原子,猝灭过程Rb(5P3/2) H2(v=0)→Rb(5S) H2(v=2)产生H2(v=2)态,H2(v=2)密度由Rb(5P3/2)与H2的碰撞猝灭截面得到。Rb(5D) H2和Rb(5P3/2) H2(v=2)发生碰撞反应可生成RbH分子,通过对不同H2密度时5D→5P3/2与5P3/2→5S1/2荧光强度比以及RbH分子X1Σ →A1Σ 跃迁线吸收光强的测量,首次得到了Rb(5D) H2→RbH H和Rb(5P3/2) H2(v=2)→RbH H的反应截面分别为4.02×10-17cm2和1.00×10-18cm2。实验表明,Rb(5P3/2) H2不直接生成RbH分子,而是通过二步反应产生的。     

RbHe(E)态的预离解和Rb 5 p~2P_J精细结构能级分支比

光学薄的Rb蒸汽和低密度 ( 2～ 8× 10 17cm- 3)He的混合系统被 570～ 60 0nm的激光激发 ,RbHe分子激发态预离解到Rb 5P1/2 或 5P3/2 态 ,测定了实验分支比I(D1) /I(D2 ) ,I(D1)和I(D2 )分别是RbD1和D2 线的强度 ,得到了预离解率之比和精细结构转移截面。     

Rb(5D_J)+H_2→RbH+H反应截面的测定

利用激光泵浦一吸收技术,研究了在样品池中(T=385 K,H2气压400 Pa)的Rb(5DJ)+H2→RbH+H[x1∑+(υ"=0)]+H光化学反应过程.双光子激发Rb-H2混合蒸气中Rb原子至52D态,荧光中除有泵浦能级发生的直接荧光外,还包含由精细结构碰撞转移产生的敏化荧光,RbH分子是由5D原子与H2间的三体碰撞反应产生的.利用852 nm激光扫描RbH X1∑+(υ"=0→υ'=17)吸收带,△I'和△I"分别表示泵浦5D3/2和5D5/2时的吸收光强.泵浦室温下的纯Rb蒸气至5D3/2或5D5/2态,由于在低密度下52D精细结构混合可略去,故由5D3/2→5P1/2与5D5/2→5P3/2的荧光比得到泵浦率比.解速率方程组,得到5D3/2→5D5/2和5D→5D以外态的碰撞转移截面分别是9.8×10-16和2.0×10-16cm2,Rb(5DJ)+H2→RbH+H的反应截面分别是5.4×10-17(J=3/2)和2.3×10-17cm2(J=5/2),5D3/2与H2的反应活动性大于5D5/2,这与其他实验结果是一致的.     

Rb（7^2D）态与基态K原子的碰撞能量转移

Ｋ－Ｒｂ混合蒸汽中，使用Ｒｂ光谱灯和染料激光器，将基态Ｒｂ原子二步激发到７＾２Ｄ态用荧光法测量了过程Ｒｂ（７＾２Ｄ）＋Ｋ（４Ｓ）→Ｒｂ（５Ｓ）＋Ｋ（７Ｓ，５Ｄ），的碰撞转移截面，Ｋ７Ｓ，５Ｄ对Ｒｂ７＾２Ｄ的荧光比中，含Ｋ７Ｓ＾←→５Ｄ碰撞转移的影响，第二个实验可以消除这个影响，利用Ｋ光谱灯和染料激光器产生Ｋ７Ｓ或５Ｄ态，探测Ｋ７Ｓ（５Ｄ）对５Ｄ（７Ｓ）的荧光比，Ｒｂ７Ｄ→Ｋ７Ｓ，５Ｄ碰撞转移截面（     

激发态Rb原子间的碰撞能量转移

脉冲激光器激发Rb原子到5P_1/2态,通过碰撞能量转移Rb(5P_1/2)+Rb(5S_1/2)Rb(5P_3/2)+Rb(5S_1/2)产生5P_3/2原子,研究了5P_1/2+5P_1/2,5P_3/2+5P_3/2,5P_1/2+5P_3/2的碰撞能量合并产生态的过程。5P_1/2态原子密度利用Rb空心阴极灯通过光学吸收方法得到,而5P_3/2态密度通过5P_3/25S_1/2(D2线)与5P_1/25S_1/2(D₁线)跃迁的荧光比得到。因为5P_3/2+5P_3/2或5P_1/2+5P_3/2的能量和与5D态的能量差远小于5P_1/2+5P_1/2与5D态的能量差,因此5P_3/2+5P_3/2,5P_1/2+5P_3/2的过程将影响5P_1/2+5P_1/2的测量结果。由于精细结构能量转移的时间比5D态寿命小得多,故5P_1/2+5P_1/2,5P_1/2+5P_3/2和5P_3/2+5P_3/2产生的5D5P荧光是同时产生的。在不同的池温下测量了积分荧光信号的相对强度,5P态原子有效寿命由辐射陷获的理论得到,结合激发态原子密度得到了5P_1/2+5P_1/2,5P_1/2+5P_3/2和5P_3/2+5P_3/2碰撞能量合并截面分别为7.810-15,2.9×10-14和3.1×10-14 cm2。结果表明5P_1/2+5P_3/2与5P_3/2+5P_3/2产生5D_3/2态的截面基本是相等的。     

Cs(8S)态的碰撞转移和高位原子态的激发

在Cs蒸气中,二步激发Cs原子至8S态,研究了其碰撞转移和高位原子态的产生过程.在1016～1017 cm-3密度范围内,测量了碰撞激发转移8S 6S→6D 6S的速率系数.由测得的荧光强度随密度的变化关系,得到k6D=(2.4±0.5)×10-10 cm3·s-1.同时研究了碰撞能量合并过程5D 5D→nL 6S(nL=9D,11S,7F),5D态是由8S→7P→5D的辐射跃迁产生的.由以前测量过的6P 5D 6S 7D的转移速率系数以及6P态的原子密度,结合荧光强度比得到碰撞能量合并过程的速率系数,对于9D,11S和7F各态,其平均值分别为(6.4±3.2)×10-10,(1.0±0.5)×10-10和(8.4±4.2)×10-10 cm3·s-1.     

Cs(6P)激发态的辐射及与N2碰撞的能量转移

应用激光吸收和荧光方法,测量了Cs(6P)态与N2碰撞的精细结构转移和碰撞猝灭截面。Cs原子被激光激发到6P3/2态,将与泵浦激光束反向平行的检测激光束调到6PJ→8S1/2的跃迁,测量了6PJ激发态的密度及空间分布,由此计算了6PJ→6S的有效辐射率。在T=337 K(蒸气压公式给出Cs密度N0=1.25×1012cm-3)和N2密度2×1016相似文献   

Theoretical study of energy transfer in Rb(7S) + Rb(5S) and Rb(5D) + Rb(5S) collisions

We present results of theoretical studies of the non-resonant excitation transfer in Rb(7S) + Rb(5S) and Rb(5D) + Rb(5S) collisions at thermal collision energies. Rb₂ adiabatic molecular terms correlating with the 5S+7S, 5S+5D and 5P+5P states of separated atoms were calculated for internuclear distances R > 20 a.u. using asymptotic approximation. Mechanisms of collisional population and quenching of the 5D state were treated on the basis of the computed molecular terms, and the respective cross-sections were calculated. Theoretical cross-sections are in good agreement with the experimental values at thermal collision energies ( K). Received 13 November 1998 and Received in final form 22 November 1999     

利用铷原子双光子跃迁产生420nm蓝光的实验研究

本实验通过饱和吸收方法获得了铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)单光子跃迁光谱,并进一步研究了铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)→5 D_(5/2)的双光子跃迁光谱。使用780nm的控制光和776nm的信号光反向共线作用到铷泡中,通过探测6 P_(3/2)→5S_(1/2)自发辐射产生的420nm蓝光信号得到铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)→5 D_(5/2)双光子跃迁光谱,利用法布里-珀罗干涉仪测量了~(87)Rb和~(85)Rb的5 D_(5/2)激发态超精细能级,详细研究了铷泡温度和776nm信号光功率对~(87)Rb 5S_(1/2)(F=2)→5 D_(5/2)双光子跃迁光谱的影响。该研究工作为基于原子分子精密光谱测量提供了实验基础。     

Rb(7S-5D)-H2,He能量转移截面与温度的关系

脉冲激光双光子激发Rb(5S)态到Rb(5D)或Rb(7S)态,在样品池条件下,利用原子荧光光谱方法测量了Rb(7S-5D)-H2,He碰撞能量转移截面与池温的关系.利用三能级模型的速率方程分析.通过测量在不同H2或He密度下的直接荧光与转移荧光的时间积分强度比,在353～493 K温度范围内得到了Rb(7S-5D)-H2,He的反应与非反应碰撞能量转移截面.对于Rb(7S)+H2→Rb(5D)+H2,其转移截面随温度的增加而减小,而其逆过程的转移截面则随温度的增加而增加.对于与He的碰撞,在不同温度下7S-5D的转移截面均符合细致平衡原理,7S,5D态与H2的碰撞速率系数是反应与非反应速率系数之和,利用实验数据可以分别确定反应与非反应截面,7S态的平均反应截面与5D态平均反应截面之比约为1.5.Rb(7S)与H2的反应活动性大于Rb(5D).     

Cs-He混合蒸气中的辐射陷获效应和6P3／2能级有效辐射率的测量

测量了Cs-He混合蒸气中Cs(6P3/2)共振能级的有效辐射率,圆柱形样品池充入金属Cs和气压PHe为0~500Pa的He,样品池温度控制在330~370K之间,在池中产生1012~1013cm-3的Cs原子密度,使用单模半导体激光器(泵浦激光)将Cs原子激发至6P3/2态,另一调谐到6P3/2→8S1/2的单模激光束(检测激光)与泵浦束反平行通过样品池,并在池的直径方向平行移动,通过对检测激光束的吸收测定了激发态原子密度及其空间分布。由于辐射陷获存在,有效辐射率是自然辐射率与透射因子(发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率,它与吸收截面及激发态原子密度和空间分布有关)的乘积。由6P3/2原子密度及其空间分布结合6P3/2←6S1/2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子,从而得到了不同He气压下,CsD2线的有效辐射率。从6P3/26→S1/2跃迁线强度I852的测量,得到的不同He气压下有效辐射率的比值与理论计算得到的比值相符。