偏振内调制激励光谱中原子速度变化的碰撞问题

偏振内调制激励(POLINEX)光潜在提高信噪比及使谱线具有洛仑茨型等方面有明显的优点,它也能克服因原子间速度变化的碰撞而引起的多普勒加宽的本底问题。本文用速率方程的方法对上述问题进行讨论,取得和实验一致的结论。     

速度调制激光光谱线型的研究

考虑了速度调制光谱实验中气体分子碰撞所引起的压力增宽对谱线线型的影响,对已有的速度调制光谱的理论进行了修正,并用新的理论对所得到的实验谱线进行了精密仿真.结果表明,修正后的理论与实验结果完全符合,在研究分子离子的碰撞动力学以及进行谱线的高精细分辨等方面将具有广阔的应用前景.     

速度调制激光光谱线型的研究

考虑了速度调制光谱实验中气体分子碰撞所引起的压力增宽对谱线线型的影响,对已有的速度调制光谱的理论进行了修正,并用新的理论对所得到的实验谱线进行了精密仿真.结果表明,修正后的理论与实验结果完全符合,在研究分子离子的碰撞动力学以及进行谱线的高精细分辨等方面将具有广阔的应用前景     

超高速碰撞2A12铝靶过程中Al~+的光谱辐射特征

材料受到强冲击会产生闪光和等离子体效应。通过超高速碰撞实验并结合多种先进测试手段,推导出了适用于计算超高速碰撞产生等离子体电离度的沙哈(Saha)公式,为超高速碰撞过程中弹丸和靶板的物质组成分析提供了强有力的工具。基于二级轻气炮加载系统结合等离子体特征参量诊断的Triple Langmuir probe诊断系统和光谱辐射测量的ESA4000光谱仪系统,进行了3种不同碰撞速度条件下的超高速碰撞实验。实验结果表明,超高速碰撞2A12铝靶产生闪光辐射中包含Al+的光谱辐射;通过实验数据的解析进一步揭示了光谱强度与弹丸速度的关系。随着弹丸速度的增加,Al+的辐射光谱强度增大,由2A12铝激发的Al+光谱中小波长所对应谱线的辐射光谱强度比长波长所对应谱线的辐射光谱强度增加更快。关于2A12铝靶在超高速撞击载荷下产生铝离子的光谱辐射特征以及辐射温度研究在航天器防护空间碎片、导弹拦截、天体物理及深空探测领域具有重要的应用价值,此外,等离子体的特征参量测量和光谱辐射特征研究,对于在微观层面深刻揭示超高速碰撞现象具有重要的理论意义。     

去卷积和高斯拟合方法在FTIR光谱处理中的应用

讨论了FTIR光谱产生的机理,并分析了影响其光谱质量的两种原因:(1)干涉图的截断;(2)仪器采样率低.为了改善由上述两种原因引起光谱畸变,我们对其进行了仪器线型函数去卷积和高斯拟合,使其更接近实际光谱,从而使由其计算出的物理量更接近实际值,结果更精确.     

类Li氧等离子体光谱模拟

 在FAC程序包中碰撞辐射模型的基础上,模拟出了L壳层的类Li氧等离子体的X射线辐射光谱,其中包括了单、双和三离子模型。经过分析得出,除了碰撞激发以外,级联效应和其它的动力学过程(如：碰撞电离、双电子复合、辐射复合以及共振激发等)对光谱的贡献都是不能被忽略的。并分析了类Li氧等离子体各动力学过程与温度和光谱相对强度之间的关系,分析结果表明X射线光谱的强度能及时响应等离子体温度的变化。     

Na原子能量自囚禁的加速效应

采用高分辨激光光谱方法，在较高温度条件下，实验观察到Na原子能量自囚禁加剧特征。出现原子加速的光谱行为；并导致零速度原子碰撞转移到高激发态的速度减少。从原子内能碰撞转移的角度，分析了原子速度分布变异的机理。     

约束冷原子气体的高增益Raman散射光谱

本文研究了不同外部环境中原子气体在强激光抽运下的相干Raman散射光谱, 通过对固定无反弹原子气体(不考虑外部自由度)和自由原子气体增益光谱的理论计算, 得到了和Mollow实验结果基本一致的光谱曲线.通过与Mollow谱线结构的比较, 揭示了在微阱约束情况下原子气体存在不同于以上两种环境的高增益光谱, 该谱线直接反应了约束阱的性质, 谱线呈等间距梳状结构, 谱线尖锐分辨率高, 和传统的冷原子气体散射增益光谱的实验结果相比较有更大量级的光增益现象. 论文还分析了散射谱线增益的物理机理, 清晰地给出了约束情况下原子增益谱线的非线性Raman共振条件.     

频域图像下的强场非序列电离过程

自20世纪60年代激光发明以来,激光与物质的相互作用就一直成为物理学领域的一个重要研究方向.通过最近几十年激光技术的发展,大大拓展了激光的频率、强度及脉宽范围,使得复杂体系在激光场中的激发、辐射及电离过程得到更精细而深入的研究.本文总结了处理单色和双色激光场中双电子原子非序列电离的频域理论;归纳了碰撞-电离和碰撞-激发-电离两种机理下原子非序列电离在单色和双色激光场中的动量谱分布,并对动量谱上的干涉条纹利用量子通道相干的理论进行了分析;归纳了前向碰撞和背向碰撞在不同激光场条件下对非序列电离的不同贡献,以及高频激光场在非序列电离中所起的作用.     

基于OH自由基A2∑+→X2∏r电子带系发射光谱的温度测量技术

本文基于OH自由基所固有的分子结构特征,通过分子光谱理论系统地分析和计算了OH自由基A2∑+→X2∏r电子带系发射光谱的谱线跃迁频率、能级分布以及爱因斯坦自发发射跃迁概率等重要参数.同时结合实际的光谱实验,分析了谱线的自然展宽、碰撞展宽、多普勒展宽以及仪器展宽等各种展宽因索对谱线线型的影响,从理论上计算了任意转动温度、振动温度以及谱线展宽条件下OH自由基A2∑+→X2∏r电子带系发射光谱的强度分布,并分析了光谱强度分布与转动温度、振动温度以及谱线展宽的关系,为OH自由基A2∑+→X2∏r电子带系发射光谱测温技术提供理论依据.在实验过程中通过理论计算光谱与实验光谱进行拟合,对氢气燃烧火焰的转动温度和振动温度进行了初步的实验研究.     

Ar~ ,Ar~(2 ) Li,Na碰撞过程中的靶激发

本文对Ar~ ,Ar~(2 ) Li,Na碰撞过程中的靶激发过程进行了实验研究。通过光学多道分析系统对这些碰撞体系所发光谱进行了绝对测量。在能量范围q×(15—150)keV内给出了相应谱线的发射截面积Li(2p),Na(3p)激发截面。     

高保偏光纤前方受激拉曼散射光谱特性的研究

系统的研究了石英系高保偏双折射光纤的受激拉曼光谱的特性,给出了七级斯托克斯谱和一级反斯托克斯谱.测试了各级拉曼谱的阈值、谱宽和拉曼增益，分析了形成各级拉曼谱的能量转移机理.     

激光诱导等离子体碘甲烷裂解动力学过程

采用色散荧光谱和时间分辨光谱方法，研究了532nm强激光场诱导等离子体作用下碘甲烷分解动力学过程。通过对所得色散荧光谱归属，确定了碘甲烷分解的主要荧光产物粒子：CH3I+、CH3、CH2、CH、C、H、C+、C2+、I+、I2+；通过时间分辨光谱分析，讨论了荧光产物粒子的形成动力学机理，归结出了碘甲烷分解所经历的主要过程为“共振多光子激发电离→CH3I+解离→库仑爆炸脱氢→电子碰撞激发或电离→次级碰撞电离”的物理过程。所得结果将对其他多原子分子的强激光场作用下激光诱导等离子体分解动力学过程的研究具有参考价值。     

基于波长调制-直接吸收光谱方法的CO分子1567 nm处谱线参数高精度标定

直接吸收光谱(DAS)可直接测量分子吸收率函数,并通过拟合吸收率函数确定待测气体参数.波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)在DAS基础上,结合了波长调制光谱(WMS)中谐波分析思想,利用傅里叶变换复现吸收率函数,可有效提高吸收率函数的测量精度.本文利用WM-DAS方法结合长光程气体吸收池,在室温低压条件下,对CO分子1567 nm处R5-R11近红外弱吸收谱线吸收率函数进行了精确复现,其拟合残差标准差低至3×10^-5,随后根据测得的吸收率函数对谱线的碰撞展宽、Dicke收敛以及速度依赖的碰撞展宽系数等光谱参数进行了高精度标定,并将其与高灵敏度的连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量结果进行了比较,实验结果表明该方法与CW-CRDS测量结果具有高度一致性,更具有系统简单、测量速度快、对环境要求低等优点.     

准Λ型四能级系统中的超窄谱线的研究

在一般Λ型三能级模型的基础上提出准Λ型四能级系统,并对准Λ型四能级模型的共振荧光谱作了详尽的研究.从上能级向两边下能级辐射的自发辐射谱中产生了三个超窄谱线,且在很大参数范围内光谱具有这一特性.三个超窄谱线的产生是和两个相干驱动场的Rabi 频率密切相关,在较大的Rabi 频率作用下谱线会变得更窄,而当只有一个驱动场作用时是不会产生谱线变窄效应的.能级间的碰撞弛豫和非相干激发严重地破坏了谱线变窄.这种超窄谱线效应是多通道量子干涉的结果.     

飞秒激光引导高压放电下的SF_6等离子体时间分辨光谱特性

SF_6作为气体绝缘介质广泛应用于气体绝缘设备中,其电弧等离子体得到广泛研究,但对SF_6电弧等离子体时间分辨光谱特性的研究还未见报道.本文在SF_6环境中利用飞秒激光自聚焦产生的光丝引导高压放电,诱导产生SF_6等离子体;利用光谱系统采集300—820 nm波长范围内的SF_6等离子体光谱,对光谱谱线开展了识别和归属研究, S和F谱线主要分布在300—550 nm和600—800 nm波段,分析认为S和F原子主要由SF_6被高能电子碰撞直接或间接产生, S离子由S原子被高能电子撞击产生.给出了SF_6等离子体的时间分辨光谱,等离子体光谱强度先增大后减弱,均由带状光谱和分立光谱叠加而成,带状光谱主要是由轫致辐射和复合辐射共同作用导致,基于时间分辨光谱得到了部分S和F的荧光寿命.给出了电子温度和电子密度随时间的演化规律,二者演化规律基本相同,且都随延迟时间呈指数衰减.最后,利用Mc Whirter准则得到SF_6等离子体处于局部热平衡.研究结果对于开展SF_6分解机理和高压设备运行状态在线监测技术研究具有重要意义.     

结合小波分析法与导数光声光谱技术测量弱光谱信号的实验研究

结合导数光声光谱技术与小波分析方法,精确测量了光声光谱中的弱光谱信号.首先利用自己设计的仪器装置实现光声光谱的一阶导数,在此基础上,根据导数光声光谱的数据选择合理的分析小波,将光声光谱信号分解为不同频率信号的叠加,被分解的信号满足线性性质且原信号的峰值信息保持不变,由频率的差异可区分出光声信号和噪声信号,从而提取出光声光谱中的弱光谱信号.结合物理方法与软件方法的分析结果,准确地测量了氙灯的输出光声光谱中3个不明显的弱峰值,位置分别为699.7nm、753.4nm和776.5nm.该方法可以更准确地提取出光声光谱的峰值信息,有效地提高了光声光谱的测量精度,为光声光谱分析法在生物医学及化学分析中的应用提供了一种更精确的分析方法.     

温度对某机载成像光谱仪谱线漂移的影响

为了研究温度对机载成像光谱仪谱线漂移的影响,分析了机载环境下仪器温度载荷的特点、作用机理和表现形式,研究了光谱仪的谱线漂移特性。根据机载环境下温度载荷特点,利用有限元法,结合最小二乘法和坐标转换法,计算了光学系统各镜面在温度载荷作用下面形变化和刚体位移。对变形后的光学系统进行了光线追迹,研究了其谱线漂移特性。通过热光学实验和飞行成像期间光谱定标实验验证了理论分析。热光学实验表明,在±10℃温度变化范围内,谱线在光谱方向仅发生整体平移,没有拉伸或压缩效应。在飞行期间的定标实验中,其平均谱线偏移量为0.248 nm,满足定标精度的1/3(定标精度为1 nm)要求。后续成像不需要再进行光谱定标或光谱修正。     

高温铝等离子体X光发射谱实验

 在神光-Ⅱ高功率激光装置上,以束匀滑的第九路钕玻璃二倍频激光均匀辐照薄层铝埋点靶,通过激光烧蚀作用产生较均匀的铝高温等离子体,用平面晶体谱仪在靶面前向和切向同时测量了X光发射谱信号,并将前向发射谱进行了定量化还原处理。利用辐射流体力学程序MULTI-1D首先对等离子体状态进行了模拟计算,然后采用基于碰撞辐射模型的光谱程序对该状态下的光谱开展了计算,并将实验测量光谱与理论计算光谱进行了比较和分析,符合得较好。     

准Λ型四能级系统中的超窄谱线的研究

在一般Λ型三能级模型的基础上提出准Λ型四能级系统,并对准Λ型四能级模型的共振荧光谱作了详尽的研究.从上能级向两边下能级辐射的自发辐射谱中产生了三个超窄谱线,且在很大参数范围内光谱具有这一特性.三个超窄谱线的产生是和两个相干驱动场的Rabi频率密切相关,在较大的Rabi频率作用下谱线会变得更窄,而当只有一个驱动场作用时是不会产生谱线变窄效应的.能级间的碰撞弛豫和非相干激发严重地破坏了谱线变窄.这种超窄谱线效应是多通道量子干涉的结果 关键词： 准Λ型四能级系统 超窄谱线 多通道量子干涉