87Rb-Ar光谱灯光谱特性和滤光效果研究

通过超精细光谱测量,研究灯泡和滤光泡均充入氩气情形下,铷光谱灯的光谱特性和同位素滤光效果.研究结果表明,充氩气的铷光谱灯谱线轮廓存在一定程度的变形,为了减轻这种变形,谱灯的工作温度应适当降低.此外,滤光泡气压、长度和工作温度对滤光效果有显著影响.根据研究结果,优化了谱灯和滤光泡的设计参数和工作参数.将优化后的铷光谱灯和滤光泡用于铷原子频标,显著改善了短期频率稳定度.     

气泡型铷原子频标光谱灯优化设计

铷光谱灯作为被动型铷原子频标的重要部件之一,对铷频标整机性能的影响很大. 为了满足高稳定性以及在真空、高温等特殊环境下正常工作的要求,从谱灯振荡电路稳定性、电屏蔽、热设计等方面着手,设计出一套新结构的谱灯. 文中报道了该谱灯的设计思路和初步测试结果.      

铷光谱灯的光谱研究

Rb光谱灯是Rb原子频标的重要部件。Rb光谱灯发出的光含有两种成分,一种是对原子跃迁信号有贡献的有效光成分,一种是仅体现为光噪声的无效光成分。尽可能地增强Rb光谱灯有效光成分并抑制无效光成分,对于提高Rb原子频标锁频环路的信噪比从而改善Rb原子频标的频率稳定度具有重要意义。利用单色仪获得了分别充有起辉气体Ar, Kr和Xe的三种常用Rb光谱灯的光谱,分析了三种Rb光谱灯的光谱特性,讨论了如何提高有效光强和抑制无效光强的问题。实验和分析结果表明,Rb光谱灯有效光强与所用起辉气体的种类和灯泡的工作温度密切相关。灯泡工作温度较低时,Xe灯有用光强最大,Kr灯次之,Ar灯最低;当灯泡工作温度较高时,Xe灯有用光强仍最大,Ar灯次之,Kr灯最低。分析还表明,采用合适的光学滤光方法可以有效地滤除Rb光谱灯的无效光成分。     

铷原子频标鉴频信号信噪比相关问题分析

频率稳定度是铷原子频标最重要的性能指标. 铷频标频率稳定度主要由原子鉴频信号的信噪比决定. 本文分析了微波腔的结构、铷光谱灯的光谱纯度和同位素滤光方案对信噪比的影响,指出采用模式优越、微波填充因子大的微波腔,光谱纯度高的铷光谱灯,用分离滤光方法进行同位素滤光,可以提高铷原子鉴频信号的信噪比,从而使铷频标的稳定度指标得到进一步改善.      

低气压下CuBr激光的光谱结构

综合考虑能级精细结构和同位素分裂等因素，计算了铜原子511nm和578nm自发跃迁谱线的光谱结构.设计制作了可周期更换缓冲气体封闭运转的CuBr激光器，测量了低气压下以氖气为缓冲气体的CuBr激光器的511nm和578nm激光谱线在不同工作温度和激励电压时的光谱结构.结果表明铜原子511nm和578nm谱线的自发辐射光谱和激光光谱具有类似的多峰结构，但578nm激光光谱线形与工作温度和激励电压密切相关，对实验结果做了定性分析.     

温度对铷原子D2线饱和吸收光谱的影响

从理论上分析了铷原子蒸汽温度对87Rb和85Rb D2线饱和吸收光谱在消除了多普勒背景情况下的光谱相对强度的影响.由于有效原子数密度、多普勒加宽、电极化率受温度变化的影响,每一条超精细谱线的相对强度随着温度的升高都会出现先增大后减小的变化趋势,相对强度最高时的温度称为最佳温度.对于87Rb或85Rb来说,不同超精细谱线最佳温度不同的主要原因是由于烧孔面积和跃迁几率不同造成的,而87Rb和85Rb不同超精细谱线最佳温度不同的主要原因是由于它们在自然界中丰度不同造成的.     

高中物理常见光谱的观察

高中物理课堂教学中,光谱的观察往往较难实现.文章以分光计为观察平台,用三棱镜或光栅为分光原件,实现了连续谱、线状谱、吸收谱的观察.特别是设计实验得到了碘原子的吸收谱,比较了紫外灯光谱与荧光灯光谱的联系与区别.为物理课堂的光谱观测提供了可参考的思路和方法.     

铷原子热蒸气中强非线性效应产生激光模式图样的实验研究

研究了具有高斯横向分布的连续激光束单次通过铷原子蒸气后,在近共振附近铷原子蒸气中,由强的非线性克尔效应导致激光分裂成细丝的现象,并且这些细丝的衍射图样在远场通过相干叠加,可以形成具有规则结构的斑图模式.实验上研究了输入光功率,铷泡温度和抽运激光频率相对于⁸⁵Rb原子D₂线的不同失谐位置等因素对斑图模式的影响.由于铷原子的超精细能级结构,在铷原子蒸气中同时存在与三阶非线性效应相关的四波混频现象,通过扫描探测光的频率同时观察到具有斯托克斯和反斯托克斯光子的拉曼增益现象. 关键词： 铷原子蒸气 克尔效应 自聚焦 斑图     

超高分辨率光谱定标技术发展概况

介绍了高光谱分辨率光谱定标经常采用的几种技术手段,包括谱线灯法、单色准直光法、利用可调谐激光器和气体吸收池的方法等。通过对比几种国外高光谱分辨率大气痕量气体探测仪的光谱定标技术,阐述了不同光谱定标技术的原理、实施方法以及技术特点。针对大气痕量气体探测遥感器超高分辨率光谱定标的特点,指出定标设备的带宽应能达到0．001nm的水平,同时还应考虑采取优化定标算法、结合多种光谱定标方法等措施来满足高光谱分辨率大气痕量气体探测仪光谱定标的要求。     

基于大气吸收带的超光谱成像仪光谱定标技术研究

超光谱成像仪是谱像合一的新型光学遥感仪器,其光谱定标的主要任务就是确定超光谱成像仪各通道中心波长和光谱带宽.利用超光谱成像仪光谱采样间隔和大气吸收带中明显的吸收峰对超光谱成像仪进行光谱定标,并通过与定标好的光纤光谱仪结果进行比对,结果显示利用该方法对超光谱成像仪进行光谱定标的定标精度可达1 nm.该方法用于棱镜色散型超...     

用合肥800 MeV同步辐射光源标定氘灯的光谱辐射亮度

利用合肥800 MeV电子存储环同步辐射(HESYR)作为紫外真空紫外光谱辐射测量的绝对标准,标定了传递标准氘灯光源的光谱辐亮度。采用德国国家物理技术研究院(PTB)的数据处理及不确定度分析方法,得到了两支氘灯在115~300nm波段的光谱辐亮度数据,其相对定标不确定度为12.1%。详细分析了相关参量对定标不确定度的贡献,指出辐射计量系统偏振特征量的不确定度贡献最大。在164~300 nm波段,德国德国国家物理技术研究院在BESSYⅡ同步辐射装置上标定的绝对光谱辐亮度值与本实验在中国合肥同步辐射装置上标定的绝对光谱辐亮度值之间一致性优于±20%,在给定的不确定度范围内两光谱辐射标准定标结果一致。     

Spectral characteristics of high-frequency discharges in hollow-electrode lamps

In order to increase the emission intensity of metal resonance lines in hollow-cathode lamps, the possibility of supplying the lamps with a high-frequency current was investigated. It was established that, compared with direct current glow discharges, high-frequency discharges provide an intensity increase by two orders of magnitude at the same line self-absorption level. The reasons for this difference are discussed. A simplified highfrequency lamp design is outlined.Presented at the 14th Conference on Spectroscopy, Moscow, 28 January–2 February 1965.     

200～400nm短波紫外光谱辐射照度国家基准装置的研究与建立

针对我国短波紫外光谱辐射照度测量能力缺失的问题,基于高温黑体辐射源,2017年中国计量科学研究院NIM自主研制了200~400 nm光谱辐射照度国家基准装置。组建氘灯副基准灯组,实现基准量值的独立复现、保存和传递。在国内形成了以氘灯为传递标准的光谱辐射照度计量基标准和量传体系,为各应用领域提供最高溯源标准。针对基准系统中温度测量、带宽、信噪比、荧光等主要误差源,逐一突破关键测量技术,提升基准的测量准确度：将高温黑体的温度测量直接溯源至铂-碳Pt-C和铼-碳Re-C固定点黑体,采用钨碳-碳WC-C高温共晶点测温技术进行验证,在3 021 K固定点与俄罗斯计量院VNIIOFI的偏差仅0.07 K,将200 nm的测量不确定度减小0.2%;针对黑体和氘灯光谱形状显著差异导致的光谱带宽误差,提出基于微分求积的七点带宽修正法,在200 nm,误差减小0.86%;提出绝对和相对互补型测量原理,将200 nm的测量重复性误差减小约20倍;采用选择性滤波技术,成功消除系统内荧光对测量结果的影响。3 021 K时黑体温度的测量不确定0.64 K,腔底不均匀性小于0.17 K,测量期间黑体温度漂移小于0.2 K,双光栅单色仪的波长误差不超过±0.01 nm。氘灯副基准的标准测量不确定度为：200~250 nm,U_rel=4.0%~1.3%;250~330 nm,U_rel=1.3%~1.2%;330~400 nm,U_rel=1.2%~1.9%,整体技术指标达到国际先进水平。研究成果填补了200~400 nm基于氘灯的光谱辐射照度国家基准的空白,使我国具备能力参加国际计量局组织的CCPR-K1.b国际关键比对,与传统以卤钨灯为传递标准的光谱辐射照度国家基准实现了有效衔接。在250~400 nm重合波段,两种传递标准量值的平均相对偏差为0.39%,在声称的不确定度范围内一致。     

Pulsed Operation of High-Pressure-Sodium Discharge Lamps

Results of spectral and photometric measurements are presented for pulsed operated high-pressure-sodium lamps. Choosing for the colour temperature a value of 3000 K, the output spectrum was optimized with respect to colour rendition and lamp efficacy taking the pulse parameters, the sodium mole fraction, and the cold spot temperature as quantities to be varied. For the nominal rating of 70 W a maximum lamp efficacy of 70 lm/W and a colour rendering index of 40 can be obtained. Further improvements of the colour rendition require an enhanced sodium vapour pressure which can be achieved by operating the lamp at rised cold spot temperature.     

光电倍增管光谱特性实验设计

提出了把光电倍增管光谱特性作为研究性实验内容的设计方案,通过实验可以测定白炽灯辐射的相对功率的光谱分布曲线、光电倍增管的相对光谱响应曲线,标定光电倍增管响应的峰值波长,研究缝宽、温度、磁场等对光电倍增管光谱特性的影响,也可以利用此实验平台研究其它光电器件的光谱特性。     

Gas Phase Emitter Effect of Thulium within Ceramic Metal Halide Lamps in Dependence on Frequency

The gas phase emitter effect within ceramic metal halide (CMH) lamps reduces the effective work function of the electrode material and, therewith, the electrode temperature. An investigation of the gas phase emitter effect of thulium (Tm) within CMH lamps seeded with Tm iodide (TmI3) is carried out. For this purpose, phase resolved images of the arc attachment and measurements of the electrode temperature, Tm atom and ion densities are performed in dependence on operating frequency by pyrometry and optical emission spectroscopy. Additionally, the influence of a sodium iodide (NaI) admixture is studied. The emitter effect is generated by means of a monolayer of Tm atoms on the electrode surface generated by a Tm ion current within the cathodic phase. It overlaps onto the anodic phase at higher frequencies of some hundreds of hertz. The reason is the finite life time of the monolayer, which is determined by the adsorption energy of Tm on the tungsten surface. Due to the low electric field strength in front of the anode and the mass inertia, the emitter ions and atoms remain in front of the anode. They retard the decay of the monolayer and with it the increase of the work function. Moreover, a comparison of a lamp seeded with TmI3 and sodium iodide (NaI) with a lamp seeded only with TmI3 illustrates a slight reduction of the electrode tip temperature caused by a higher Tm saturation vapour pressure and a higher Tm amount within the lamp filling. The influence of Na appears to be quite low. (© 2014 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Computermodelling of Fluorescent Lamp Plasmas

• 1 A computer model is designed in which the lamp voltage is obtained by solving the equations of the operating circuit.
• 2 The lamp resistance is determined by using hydrodynamic equations for the lamp plasma with following conditions:
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