高激发态钠原子与分子碰撞能量转移及分子扩散带辐射的增强效应研究

在钠原子分子混合体系中 ,实验研究了加入缓冲气体对高位态原子分子碰撞能量转移和分子扩散带辐射的增强效应 ;运用瞬态碰撞模型作了理论计算 ,理论结果与实验结果相符合     

在钠原子-分子系统中氩气参与的碰撞能量转移过程

我们报道了钠原子-分子系统有惰性气体氩原子参与的碰撞能量转移过程.观察到了由此而产生的分子单重态和三重态的紫区受激辐射.实验结果表明,氩原子参与的碰撞能量转移过程在适当的氩气气压下起到了有利的作用,但过高的气压会使布居的粒子数减少,起到荧光淬灭效应.我们利用瞬时速率方程拟合了实验结果,得到了部分相同的变化规律.     

钠5S态与基态钾原子的碰撞能量转移

在Ｎａ－Ｋ混合蒸汽中，利用染料激光器，将基态Ｎａ原子双光子激发到５Ｓ态。用荧光法测量了过程Ｎａ（５Ｓ）＋Ｋ（４Ｓ）→Ｎａ（３Ｓ）＋Ｋ（８Ｄ，１０Ｓ）的碰撞转移截面，Ｋ８Ｄ，１０Ｓ对Ｎａ５Ｓ的荧光比中，含有Ｋ８Ｄ１０Ｓ碰撞转移的影响。第２个实验可以消除这个影响，双光子激发Ｋ原子到８Ｄ（或１０Ｓ）探测８Ｄ（１０Ｓ）对１０Ｓ（８Ｄ）的荧光比，Ｎａ（５Ｓ）→Ｋ（８Ｄ，１０Ｓ）碰撞转移截面（１０－１５ｃｍ２）分别是１０．５±４．２和９．５±３．８     

高激发态钠原了与分子碰撞能量转移及分子扩散带辐射的增强效应研究

在钠原子－分子混合体系中,实验研究了加入缓冲气体对高位态原子－分子碰撞能量转移和分子扩散带辐射的增强效应;运用瞬态碰撞模型作了理论计算,理论结果与实验结果相符合。     

Cs_2(B~1Π_u)态与基态Cs原子间的碰撞激发转移

在Cs2密度约为2×1013 cm-3的纯Cs样品池中,脉冲激光激发Cs2(X1 Σg+)至B 1Πu态,利用原子和分子荧光光谱方法研究了Cs2(B 1Πu)+Cs(6S)的碰撞激发转移过程.用736 nm激发Cs2到B 1Πu(v＜10),这时预解离不发生.由B 1Πu→X1 Σg+时间分辨跃迁信号得到B 1Πu态的辐射寿命为(35±7)ns,B1Πu态与Cs原子碰撞转移总截面为(4.0±0.5)×10-14 cm2.用705 nm激发至B 1Πu(v＞30)态,这时发生预解离,在不同的Cs密度下,测量了I(D1),I(D2)和分子带的时间积分荧光的相对强度,得到了预解离率为(4.3±1.7)×105 s-1(对预解离到6P3/2)和(4.7±1.9)×106 s-1(对预解离至6P1/2);碰撞转移截面为(0.45±0.18)×10-14 cm2(对转移到6 P1/2)和(4.3±1.7)×10-14 cm2(对转移到6P3/2).结果表明,如果B 1Πu(v)是束缚的,6P原子由碰撞转移产生;如果B 1Πu(v)是预解离的,则6P原子由预解离和碰撞转移产生.     

钠分子B^1∏u与2^1∑g^＋间的碰撞激发转移

The B 1pi(u) electronic state of Na2 was excited by the 441.6 nm He-Cd laser line. The Na atomic transitions and the A 1sigma(u)+ --> X 1sigma(g)+ band of Na2 were recorded. From the intensities and spectra of the Na and Na2 fluorescence several collisional processes in the excited sodium atom-dimer system were identified. The Na atomic lines are the result of collisional energy transfer from Na2 (B 1pi(u)) to Na(3P). Predissociation process may also contribute to atomic fluorescence. The A 1sigma(u)+ --> X 1sigma(g)+ band is interpreted through a populating mechanism involving collisional transfer from B 1pi(u) to 2 1sigma(g)+ followed by a radiative transfer to the A 1sigma(u)+ state. From the decay constants and fluorescence intensities, the rate coefficient at 360 degrees C for collisional energy transfer from Na2 (B 1pi(u)) to Na2 (2 1sigma(g)+) was found to be 5.7 x 10(-10) cm3 x s(-1). The predissociation rate of the B 1pi(u) is 2.7 x 10(6) s(-1).     

K_2(~1∧_g)高位态的预解离和碰撞转移

利用光学双共振和激光光谱技术,测量了K_2(~1A_g)态的预解离率和碰撞转移率.脉冲激光将K_2(1~1∑_g~+)基态激发至1~1∑_u~+态,由连续激光激发1~1∑_u~+至激高位~1A_g态.在不同K密度下,记录~1A_g→~1A_u跃迁的时间分辨荧光,光强的对数与衰变时间成线性关系,从直线的斜率得到~1A_g态的有效寿命,由Stern-Volmer方程得到~1A_g态的辐射率与预解离率之和及总的碰撞去布居截面.在不同的K密度下测量时间积分荧光强度I_3[K_2(~1A_g)→K_2(~1A_u)],I_2[K(6S)→K(4P_(3/2))]和I_1[K(4D)→K(4P_(3/2))],光强比I_1/I_3和I_2/I_3与K密度也成线性关系.从直线的斜率和截距并结合从Stern-Volmer方程得到的结果,确定K_3(~1A_g)的预解离率Γ_(P6S)=(1.2±0.4)×10~7s~(-1),Γ_(P4D)=(0.8±0.3)×10~7s~(-1)和碰撞转移截面σss=(1.9±0.6)×10~(-14)cm~2,σ_(4D)=(9.0±3.0)×10~(-15)cm~2.     

NaK高位6~1∑~+态与H_2碰撞中转移能配置

脉冲激光激发NaK 2~1Σ~+←1~1Σ~+跃迁,单模Ti宝石激光器激发2~1Σ~+至高位态6~1Σ~+,研究了6~1Σ~+与H_2碰撞中的碰撞转移。3D→4P(1.7μm)和5S→4P(1.24μm)荧光发射说明了预解离和碰撞解离的产生。在不同的H_2密度下,通过以上能级的荧光测量得到了预解离率,碰撞解离及碰撞转移速率系数Γ_(3D)~P=(5.3±2.5)×10~8 s~(-1),Γ_(5S)~P=(3.1±1.5)×10~8 s~(-1),k_(3D)=(3.7±1.7)×10~(-11)cm~3·s~(-1),k_(5S)=(2.9±1.4)×10~(-11)cm~3·s~(-1),k_(4P→4S)=(1.1±0.5)×10~(-11)cm~3·s~(-1),k_(3D→4P)=(6.5±3.1)×10~(-12)cm~3·s~(-1),k_(5S→4P)=(4.1±1.9)×10~(-12)cm~3·s~(-1)在不同H_2密度下,记录时间分辨荧光,由Stern-Volmer公式得到6~1Σ~+→2~1Σ~+,2~1Σ~+→1~1Σ~+的自发辐射寿命分别为(28±10)ns和(15±4)ns。6~1Σ~+→2~1Σ~+6~1Σ~+→1~1Σ~+及2~1Σ~+→1~1Σ~+分子态间与H_2的碰撞转移速率系数分别为(1.8±0.6)×10~(-11)cm~3·s~(-1),(1.6±0.5)×10~(-10)cm~3·s~(-1)和(6.3±1.9)×10~(-11)cm~3·s~(-1)。转移到H_2的振动、转动和平动能各占总转移能的0.58,0.03和0.39。主要能量转移至振动和平动能,支持6~1Σ~+-H_2间的共线型碰撞机制。     

H原子与CO2分子碰撞的化学反应与能量转移

用时间分辨傅立叶红外发射光谱的方法对H原子与CO2分子的碰撞动力学进行了实验研究．用紫外激光光解的方法分别制备出三个不同平动能为174．7、241．0和306．2 kJ／mol的氢原子,并引发H CO2→OH CO反应．观察到了反应的产物,即振动激发的CO (v≤2)．同时也看到了在H原子与CO2分子的碰撞中发生高效的T- V能量转移．CO2的反对称伸缩模的最高振动能级为v=4．化学反应与能量转移的速率之比大约为10．     

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（     

K_2(9~1∑~+_g)高位电子态与H_2碰撞中H_2的能量分布

光学-光学双共振激发K2到91∑+g高位态,研究了K2(91∑+g)与H2的电子-振转碰撞能量转移。利用相干反斯托克斯(CARS)光谱技术探测H2的振转态分布,扫描CARS谱表明H2在(1,1)、(2,1)、(2,2)、(3,1)、(3,2)、(3,3)和(3,5)能级上有布居。由时间分辨CARS轮廓得到H2各振转能级上粒子数之比,得到H2的平均振动能和平均转动能分别为9063cm-1和388cm-1。从91∑+g→11∑+u、11∑+u→11∑+g、33∏g→13∑+u跃迁的时间分辨激光感应荧光(LIF)强度得到它们的自发辐射率和碰撞转移率。在H2压强为3×103Pa时,K2(91∑+g)与H2的碰撞转移能为16930cm-1。H2的平均振转能占平均转移能的56%。     

钠双原子分子2~3∏_u→1~3∑~＋_g跃迁近红外发射光谱

用紫外激光泵浦Ｎａ２分子高位电子态，观察到了位于０．９８１．０４μｍ谱区峰值在１．０μｍ附近的近红外发射谱，判断其来源于单三重态分子间能量转移后的２３∏ｕ→１３∑＋ｇ跃迁。     

碰撞诱导钠分子 A~1Σ_u~ →Χ~1Σ_g~ 的荧光光谱

用532 0nm激光激发Na2分子到B1Πu电子态,记录了Na(3P)原子的跃迁和Na2分子的A1Σ u-Χ1Σ g的谱带。由Na与Na2激发态发射的光谱及其强度可以认定在Na-Na2系统中的碰撞过程,Na(3P)原子线是Na2(B1Πu)到Na(3P)的碰撞能量转移产生的,预解离过程也可产生原子线。而A1Σ u的辐射而引起的。在360℃,u-Χ1Σ g到A1Σ g谱带是由B1Πu到21Σ g的碰撞转移后再由21Σ 根据辐射衰变率和荧光强度,得到Na2(B1Πu)到Na2(21Σ g)碰撞转移率系数为7 1×10-10cm3s-1,而B1Πu的预解离率为2 3×106s-1。     

碰撞对钠分子菱形能级系统中高位能级布居的影响

在实验室上研究了碰撞过程对钠分子菱形能级系统高位能级布居的影响。无多普勒加宽的洛仑兹尖峰随缓冲气体压力的增大很快消失；加入少量缓冲气体，碰撞激发过程对以多普勒宽度为特征的信号有一定的增强作用，但加入过量缓冲气体会由于消布居作用使信号减弱。上述结果在速率方程近似下加以解释。     

钠分子B 1Πu与2 1Σ+g间的碰撞激发转移

用HeCd激光器的4416nm线激发Na2分子到B1Πu电子态,记录了Na原子的跃迁和Na2分子的A1Σ+u-Χ1Σ+g的谱带。由Na与Na2激发态发射的光谱及其强度可以认定在NaNa2系统中的碰撞过程,Na原子线是Na2(B1Πu)到Na(3P)的碰撞能量转移产生的,预解离过程也可产生原子线。而A1Σ+u-Χ1Σ+g谱带是由B1Πu到21Σ+g的碰撞转移后再由21Σ+g到A1Σ+u的辐射而引起的。在360℃,根据辐射衰变率和荧光强度,得到Na2(B1Πu)到Na2(21Σ+g)碰撞转移率系数为57×10-10cm3·s-1,而B1Πu的预解离率为27×106s-1。     

碰撞对钠分子梯形能级系统高位能级布居的影响

以氩气为缓冲气体,在实验上研究了碰撞过程对钠分子梯形能级系统高位能级两种布居过程的影响。对于双光子激发过程,由于消相碰撞,无多普勒加宽的洛伦兹尖峰随缓冲气体压力的增大而很快消失,加入少量缓冲气体时,碰撞激发过程对以多普勒宽度为特征的信号有一定的增强作用,但加入过量缓冲气体会由于消布居作用使信号减弱,对于主要通过碰撞实现高位能级布居的过程,加入缓冲气体对高位能级布居起关键作用,在速率方程近似下解释了上述结果。     

高位K2(1Λg) 与基态原子的碰撞转移

在K原子密度约为0.5～5×1016cm-3的样品池中,脉冲激光710 nm线双光子激发K2基态到高位1Λg态,研究了K2(1Λg)+ K(4S)碰撞转移过程.K原子密度由测量KD2线蓝翼对白光的吸收得到.测量不同K密度下1Λg态发射的时间分辨荧光强度,它是一条指数衰减曲线,由此得到1Λg态的有效寿命,从描绘出的有效寿命倒数与K原子密度关系直线的斜率得到1Λg态总的碰撞猝灭截面为(2.1±0.2)×10-14cm2,从截距得到的辐射寿命为(22±2)ns.测量了K的6S →4P3/2和4D→4P3/2在不同K密度下的时间积分荧光强度,得到了K2(1Λg)+K→K2(11∑ +g)+K(6S,4D)碰撞转移截面为(1.5±0.3)×10-15cm2(对转移到6S)和(8.5±3.0)×10-15cm2(对转移到4D).     

钠分子高位态(2~1Π_g)有关振转能级动力学参数的测定

用共振多光子电离光谱技术，检测钠分子Ｘ１Σ＋ｇ→２１Πｇ在１６５７４．５ｃｍ－１～１６５９０．５ｃｍ－１之间的共振电离信号激发谱，根据有关分子常数和德哈姆展开式，标识了其中三条谱线。借助于电离流时间衰减曲线，测量得出了上述三条谱线对应的振动能级的动力学参数     

产生钾分子扩散带辐射的碰撞传能研究

用三能级瞬态速率方程，建立了钾分子１ΛＡｇ和２３∏ｇ态的碰撞能量转移的模型，实验上测量了不同温度的２３∏ｇ→α３∑辐射跃迁的荧光寿命，由此给出了１Λｇ和２３∏ｇ态的碰撞截面，理论与实验结果进行了比较。