激发态Cs(5D)原子间碰撞能量转移

用激光二步激发Cs原子至8S态,从谱线的波长及强度可以确定Cs原子的辐射及碰撞过程,5D态主要是由8S→7P→5D跃迁布居的.在1016-1017Cs密度范围内,测量了碰撞能量合并5D 5D→nL 6S(nL=9D,11S,7F)速率系数,因5D→6P(3.0-3.6μm)处于红外本实验不能探测,利用一个已经测量过的过程(即6P 5D→6S 7D)作相对测量,对于9D,11S和7F态,其平均速率系数分别为(8.4±4.2)×10-10,(7.3±3.6)×10-10和(9.7±4.8)×10-10cm3s-1.讨论了碰撞转移过程11S 6S 7F 6S对速率系数的影响.     

Cs(8S -4F)-Ar，H2的碰撞能量转移

利用脉冲激光器双光子激发Cs-H2（或Ar）样品池中的Cs原子至8S态,研究了Cs(8S)+M→Cs(4F)+M ,(M= H2,Ar)碰撞能量转移和Cs(4F)+H2→CsH+H反应过程,建立了二能级模型的速率方程组。在不同的Ar密度下测量直接8S→6P与敏化4F→5D积分荧光强度比,得到8S→4F转移速率系数5.3×10-12cm3s-1和4F态的猝灭速率系数4.4×10-13cm3s-1。用相同的方法测得Cs－H2中8S→4F的转移速率系数为1.0×10-9cm3s-1,而4F态的猝灭速率系数1.3×10-10cm3s-1比Cs－Ar中大得多,它是反应与非反应速率系数之和。利用实验数据确定非反应速率系数为8.3×10-11cm3s-1,得出Cs（4F）与H2的反应截面为(2.0±0.8)×10-16cm3s-1。与已有的其它实验结果比较,Cs各激发态与H2的反应活动性顺序为7P>4F>6D>8S。     

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.     

Cs(6D_J)+(H_2,H_e)的反应与非反应碰撞能量转移

在样品池条件下,利用原子荧光光谱方法,测量了Cs(6DJ)与H2,He碰撞中的反应与非反应能量转移截面.利用脉冲激光886nm线双光子激发Cs(6S)到Cs(6D3/2)态,原子荧光中除含有6D3/2→6P的直接荧光外,还含有6D5/2→6P的转移荧光.利用三能级模型的速率方程分析,在不同的He和H2密度下,分别测垦直接荧光与转移荧光的时间积分荧光强度比,得到了6D3/2与H2和He碰撞的精细结构转移截面分别为σ=(55±13)×10-16和(16±4)×10-16 cm2,同时确定了6D5/2与H2和He的碰撞猝灭速率系数.6D5/2态与H2的碰撞猝灭速率系数比6D5/2与He的大,它是反应与非反应速率系数之和,利用实验数据确定非反应速率系数为6.3×10-10 cm3·s-1,得到6D5/2与H2的反应截面为(2.0±0.8)×10-16 cm2.利用不同H2(或He)密度下6D5/2→6P3/2时间积分荧光强度,得到6D3/2与H2反应截面为(4.0±1.6)×10-16 cm2,6D3/2与H2反应的活性大于6D5/2.     

Cs(6DJ)+Cs(6S1/2)非弹性碰撞转移截面的测定

在9×1014～2.1×1015cm-3 Cs密度范围内,利用脉冲激光双光子激发Cs(6S1/2)到Cs(6D5/2)态,使用原子荧光光谱方法,通过三能级模型的速率方程分析,由对直接荧光和转移荧光的时间积分强度的测量,得到6D5/2→6D3/2精细结构转移截面为(2.1±0.4)×10-14cm2,而6D3/2态向6D以外态的转移截面为(1.6±0.4)×10-14cm2,它应是过程Cs(6 D3/2)+Cs(6S)→Cs(6P)+Cs(6P),6D3/2→7P3/2和6D3/2→7 P1/2碰撞转移截面之和.第二个实验可以得到6 D3/2→7P3/2和6D3/2→7 P1/2的碰撞转移截面.在1×1012～6×1012cm-3的低密度Cs蒸气中,激光双光子激发6S至6D3/2或6D5/2态,测量6DJ→6PJ'与7PJ"→6S1/2的时间积分荧光强度比,得到6D3/2→7P1/2与6D5/2→7R3/2的碰撞转移截面分别为(7.6±2.4)×10-15cm2与(1.6±0.5)×10-15cm2.由此得到碰撞能量合并的逆过程即[Cs(6D3/2)+Cs(6S1/2)→Cs(6P)+Cs(6P)]的转移截面为(1.3±0.4)×10-14cm2.     

Cs(6P)+(Ne,N2)碰撞能量转移

在气体样品池条件下,研究了Cs(6P3/2) (Ne,N2)碰撞能量转移过程.用调频半导体激光器激发Cs原子至Cs(6P3/2)态,在不同的Ne或N2气压下,测量了直接6P3/2→6S1/2荧光和转移6P1/2→6S1/2荧光,对于6P3/2与Ne的碰撞,电子态能量仅能转移为Ne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Ne,6PJ精细结构碰撞转移速率系数为1.45×10-12cm3·s-1.对于N2,测量6P Ne和6P N2二种情况下荧光的相对强度比,确定精细结构速率系数为1.64×10-12cm3·s-1,6P态猝灭速率系数为4.88×10-12cm3·s-1.     

K-Cs混合蒸气中K(4P)+Cs(5D)碰撞能量合并

测量了K- Cs混合蒸气中碰撞能量合并过程K(4P) +Cs(5D)→Cs(6S) +K(4D ,6S)速率系数,测量是相对于已知速率系数的过程[即Cs(6P) +Cs(5D)→Cs(6S) +Cs(7DJ) ]进行的。利用激光光解K2 和Cs2分子,得到Cs(6P ,5D)和K(4P)态原子,探测直接由光解离产生的原子发射的与由碰撞转移而布居的原子激发态发射的荧光的相对强度,结合Cs(6P)和K(4P)态的有效寿命,得到异核碰撞能量合并速率系数分别为2. 6×10 -9和3 .6×10 -9cm3 ·s-1。讨论了其他过程对速率系数的影响。     

存在缓冲气体的Cs蒸气中的三体碰撞

本文研究了Cs(6P3/2) Cs(6P3/2) He→Cs(4FJ) Cs(6S1/2) He的碰撞能量转移过程.在温度为337～357 K,利用单模半导体激光器共振激发Cs原子至6P3/2态,利用另一与泵浦激光束反向平行激光束作为吸收线探测6P3/2态原子密度及其空间分布.缓冲气体增大了两个6P3/2原子间的能量转移,这可从测量由两个Cs(6P3/2)原子碰撞而被布居的4FJ态所发射的荧光得到证实.得到三体碰撞速率系数为(1.35±0.18)×10-27 cm6s-1,(2.22±0.21)×10-27 cm6s-1.     

激光诱导Cs(6P)和Cs(9D)态布居数变化的荧光检测

在Cs蒸气中观察了荧光强度的增强与减弱.6P3/2态荧光的减弱是由于激光激发6P3/2→9D5/2的跃迁造成的,9D5/2态原子碰撞转移到9D3/2,产生9D3/2→6P1/2的辐射,增加了6P1/2态的布居,从而使6P1/2→6S1/2的荧光增强.激光诱导布居数的变化由相应荧光的强度信号的增减来检测,利用速率方程组,得到了受激发射(即9D5/2→6P3/2)速率为3.0×106?s-1,精细结构碰撞转移(即9D5/2→9D3/2)速率为1.1×106?s-1.     

碰撞能量转移Cs(6P)+Cs(5D)→Cs(6S)+Cs(nL=9S,5F)的截面测量

二步激发Cs原子至8S态,测量了碰撞转移过程Cs(6P)+Cs(5D)→Cs(6S)+Cs(nL=9S,5F)的截面,测量由7D,9S和5F态发射的荧光强度,从荧光强度比和σ(7D)值得到了σ(9S)和σ(5F),而σ(7D)已经进行过绝对测量,截面值σ(9S)和σ(5F)分别为8.7×10-15和1.3×10-14?cm2.讨论了能量转移过程9S+6S5F+6S对σ(9S)和σ(5F)的影响.     

852.3 nm激光线共振激发Cs蒸气的荧光光谱

研究了Cs蒸气被单模半导体激光器的852.3 nm线激发产生的荧光光谱。由Cs,Cs₂的荧光及其强度确定了在受激Cs-Cs₂系统中的若干碰撞和辐射过程。高位态原子线是由Cs(6P_3/2)+ Cs(6P_3/2)到Cs(6D,8S)的碰撞能量合并形成的,Cs₂(B 1∏_u)带则由Cs(6P)+Cs₂(X 1Σ+_g)碰撞转移产生。通过激发转移、能量碰撞合并和Cs₂-Cs碰撞传能研究了6 2P原子的精细结构混合,得到了6P_3/2→6P_1/2碰撞转移速率系数是(5.2±2.1)×10-11 cm3·s-1,给出了过程Cs₂(B 1∏_u)+Cs(6S)→Cs₂(X 1Σ+_g)+Cs(6P_1/2)的速率系数是(1.0±0.4)×10-9 cm3·s-1。     

Cs2分子的光解光谱

利用He-Cd激光器的441.6 nm线光解Cs2分子, 使Cs(n2L)(nL=7P, 6D)态得到布居, 在Cs密度1到9×1015 cm-3范围内测量原子荧光对分子荧光强度比, 得到碰撞转移率系数对解离率之比分别为2.9×10-17和7.4×10-18 cm3. 测定Cs nLJ对nLJ'荧光分支比, 得到72P, 62D态精细结构解离率之比分别为0.53和0.43. 从远翼激发得到的精细结构转移截面与从其他激发过程得到的截面结果相符, 给出了碰撞转移到6D态外(即Cs(6D)+Cs(6S)→Cs(6D)以外的态)的截面为1.9×10-14 cm2.     

Rb（5PJ）＋Rb（5PJ）→Rb（5JS）＋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.     

用光学-光学双共振光谱技术研究Cs蒸气中的共振交换碰撞

利用窄带半导体激光器泵浦所有具有相同z分量速度的基态Cs原子至激发态,研究了Cs(6P_3/2, v) +Cs(6S_1/2, v′)→Cs(6S_1/2, v) +Cs(6P_3/2, v′)的共振交换碰撞过程。与泵浦光反向平行的另一单模激光器激发6P_3/2至8S_1/2态,以检测6P_3/2态原子的速度分布,确定激发态原子的热能化效应。通过测量8S_1/2→6P_1/2荧光的尖峰强度与相应的多普勒背景的强度比,得到共振交换碰撞速率系数为k=9.62×10-7 cm3·s-1。证明了在纯碱金属蒸气中,由共振交换机制产生的热能化效应的大小比由速度改变碰撞引起的大3个数量级。     

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   

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（     

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.