基于OH自由基A2Σ + →X2Πr 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A²Σ ⁺ →X²Π_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素对谱线线型的影响,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A²Σ ^{关键词： 发射光谱 转动温度 振动温度 自发发射爱因斯坦跃迁概率}     

利用电晕放电实验研究NO分子γ电子带系发射光谱

基于NO分子的双重态能级结构特性,利用分子光谱理论分析和计算了NO分子γ带系(A2Σ+→X2Πr)的发射光谱,并通过电晕放电实验光谱进行验证。理论上计算了NO高低能级的双重电子态的能级分布,同时利用r质心近似法求取了能级间跃迁的电偶极矩函数,并得到了不同振动、转动能级间的爱因斯坦跃迁概率,然后计算出不同振动温度和转动温度条件下谱线的强度分布。最后进行NO和N2混合气体的电晕放电实验,通过将实验发射光谱同理论计算结果进行对比分析,确定了NO分子的振动温度和转动温度。     

基于N+2(B2∑+u→X2∑+g)的电弧等离子体振动温度和转动温度测量

通过光谱诊断系统测量大气压直流氩氮等离子体射流的发射光谱,在光谱紫外波段观察到氮的第一负带系N 2(B2∑ u→X2∑ g),利用N 2(B2∑ u→X2∑ g)跃迁的△v=0谱带系v'=0→v"＝0和v'＝1→v"＝1谱带,对实验测得的谱带和模拟计算得到的谱带进行点对点对比,得到了等离子体射流的振动温度和转动温度,并就仪器展宽、振动温度和转动温度对谱带结构和形状的影响进行了分析.结果表明在文章所述的实验条件下,等离子体的电子温度、振动温度、转动温度和化学动力学温度基本相等,大气压直流氩氮等离子体射流达到局域热力学平衡.     

基于火焰发射光谱的转动温度和振动温度的测量

利用光学多通道分析仪(OMA)对酒精和煤油在大气中燃烧时的火焰发射光谱进行了分析.实验发现上述火焰发射光谱在275-600 nm波段范围内存在多支辐射强度很大的带状分子光谱,其中以OH自由基A²Σ⁺→X²Π_r(300-330 nm),CH自由基A²Δ→X²Π(410-440 nm)和C₂自由基A³Π_g→X³Π_u(500-520 nm)电子带系的发射光谱最为强烈.实验中采用高分辨率光栅对OH自由基A²Σ⁺→X²Π_r和CH自由基A²Δ→X²Π电子带系发射光谱的精细结构进行了分析.与此同时,本文基于分子光谱理论计算了不同转动温度和振动温度条件下OH自由基A²Σ⁺→X²Π_r和CH自由基A²Δ→X²Π电子带系发射光谱的强度分布,同时通过理论计算光谱和实验光谱进行比较确定了酒精燃烧火焰的转动温度和振动温度. 关键词： 火焰发射光谱 谱线强度 转动温度 振动温度     

N2第二正带系发射光谱的理论计算及实验研究

本文利用分子光谱理论系统的计算和分析N₂第二正带系(C³∏_u→B³∏_g)的发射光谱, 以研究光谱强度的分布规律与不同温度条件和气体条件的关系. 基于N₂的三重态能级结构特性, 重点计算和讨论了发射光谱的概个重要参数: 通过求解高、低电子态的哈密顿矩阵得到了振转能级特性; 利用r质心近似法求取了能级间跃迁的电偶极矩函数和爱因斯坦跃迁概率; 进而计算了不同振动和转动温度条件下谱线的强度分布. 进行了N₂和Ar的混合放电实验, 利用实验光谱数据同理论结果进行拟合分析, 确定了N₂分子的振动温度和转动温度分别约为4300 K和800 K. 另外由于潘宁离化效应, N₂浓度减小时谱线强度呈现先增强后减弱的趋势. 实验结果很好的验证了N₂第二正带系光谱理论计算的正确性.     

半球形电极弥散放电等离子体参量的光谱研究

利用两个半球形水电极介质阻挡放电装置,在空气中实现了弥散放电,采用发射光谱法,对分子振动温度、分子转动温度及电子平均能量等随电压的变化进行了研究。实验利用氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线得到了氮分子的振动温度;通过氮分子离子(N2+)的第一负带系(B2Σu+→X2Σg+)的发射谱线计算了氮分子的转动温度;采集了氮分子离子391.4nm和激发态的氮分子337.1nm两条发射谱线的相对强度之比,研究了电子的平均能量的变化。结果表明:随外加电压的增加,分子的转动温度呈上升趋势,分子的振动温度呈下降趋势,电子能量呈缓慢的下降趋势。     

常压氩/氮射频容性放电冷等离子体的发射光谱诊断

实验中在大气压下在射频(13.56 MHz)容性耦合的平板形金属电极的构型中实现了氩/氮射频α模式的辉光放电.首先,采用发射光谱的方法测量了氮分子(C 3Ⅱu)谱线随氮气含量的变化;其次,使用玻耳兹曼斜率法估算了OH谱带(A2∑+→X 2Ⅱ)的转动温度,并得到等离子体温度随输入功率的变化规律.最后,选取氮的第二正带(C...     

大气压Ar射频容性放电模式转变的温度表征

在大气压条件下Ar气流中实现了容性射频放电α和γ两种模式及其转变与共存.由于放电处于开放大气环境中,放电发射光谱中清晰地存在 N₂C³Π_u→Β³Π_g跃迁产生的第二正带和OH自由基 Α²Σ→Χ²Π跃迁的(0,0)带光谱.为了获得放电区域的宏观温度,针对氮的第二正带(0,1),(1,2)两个谱带,自编了拟合程序,用温度拟合方法获得了氮分子的转动温度和振动温度,研究了转动温度随放电功率的变化趋势,得到了温度突变与放电模式转变的相关性.利用Lifbase的发射光谱模拟功能,进行了OH自由基Α²Σ→Χ²Π(0,0)带光谱的模拟,通过与实验光谱对比,得到了与N₂光谱拟合结果相符的OH转动温度,以及相似的随放电功率的变化趋势,这说明放电空间内的中性物种达到了热平衡状态.根据放电伏安特性变化,放电模式转变对应的转动温度变化趋势得到确认,并且与放电形态的照片符合. 关键词： 大气压等离子体 放电模式 转动温度     

不同时空结构的四边形放电斑图等离子体参量研究

采用发射光谱法,研究了不同时空结构四边形斑图的等离子体参量。实验发现,在低气压区和高气压区,四边形斑图表现出不同的时空结构。利用N₂分子第二正带系的六条谱线强度计算了分子振动温度;利用第一负带系N+₂(391.4 nm)与第二正带系N₂(394.1 nm)谱线强度比,研究了电子能量的变化;利用Ar原子696.54 nm谱线的展宽和频移来反映电子密度;利用Ar原子特征谱线强度比法计算了电子激发温度。结果表明：低气压区四边形斑图的分子振动温度、电子激发温度和电子平均能量均大于高气压区四边形斑图,而电子密度小于高气压区四边形的电子密度。     

狭缝微放电等离子体参数的光谱测量

利用平行管水电极介质阻挡放电装置,在氩气和空气混合气体中,得到了狭缝微放电等离子体。利用发射光谱法,研究了此放电中分子振动温度、分子转动温度和电子的平均能量随气体压强的变化。通过氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线计算了氮分子的振动温度;利用氮分子离子(N2+)的第一负带系(B2Σu+→X2Σg+)的发射谱线计算了氮分子的转动温度;测量了氮分子离子391.4 nm和激发态的氮分子337.1 nm两条发射谱线的相对强度之比,研究了电子能量的变化。结果表明,当压强从60 kPa增大到100kPa,分子振动温度及分子转动温度均减小,氮分子离子谱线与激发态的氮分子谱线的强度之比亦减小。     

氢化物AlH2自由基分子光谱辐射特征的研究

此文用以前计算的振动频率、转动常数和配分函数,再将常温下的无转动跃迁矩平方近似为一常数并应用于高温,进一步编制程序,计算了氢化物AlH2分子001-000跃迁带不同温度段的辐射强度和吸收系数等谱带辐射特征.配分函数的计算值与高斯程序计算及拟合值,在不同温度都吻合较好,这说明构建的模型是可靠的,可以用来进一步计算谱带强度和吸收系数;从获得不同温度段的模拟光谱辐射特征图也可以看出,本文得到的谱带特征与文献一致.这对进一步研究自由基分子高温光谱的实验和理论都具有一定的参考作用.     

氢化物AlH2自由基分子光谱辐射特征的研究

利用前一篇论文计算所得的振动频率、转动常数和配分函数,再将常温下的无转动跃迁矩平方近似为一常数并应用于高温,进一步编制程序,计算了氢化物AlH2分子001-000跃迁带不同温度段的辐射强度和吸收系数等谱带辐射特征.论文中计算的配分函数值与高斯计算及拟合值,不管是在常温还是高温下,都吻合较好,这说明构建的模型是可靠的,可以用来进一步计算谱带强度和吸收系数;从获得不同温度段的模拟光谱辐射特征图也可以看出,本文得到的谱带特征与文献一致.这对进一步研究自由基分子高温光谱的实验和理论都具有一定的参考作用.     

NH_2自由基~2A_1,~2B_1电子振动能级结构及~2A_1～~2B_1电子振动跃迁矩的理论计算

利用大振幅弯曲振动哈密顿和矩阵变换方法 ,考虑Renner Teller效应 ,计算了NH2 自由基 A2 A1, X2 B1态电子弯曲振动和K型转动能级。由计算得到的态函数和基态电偶极矩 ,计算NH2 自由基 A2 A1～ X2 B1电子振动相对跃迁矩和电子激发态 A2 A1的荧光寿命 ,理论计算结果与实验值符合较好。     

CCl自由基A 2Δ←X 2Ⅱ跃迁REMPI光谱研究

在271～279 nm波长范围内采用REMPI技术研究CCl自由基的A 2Δ光谱.实验观察到12C35Cl以及同位素分子12C37Cl 的A 2Δ←X 2Ⅱ1/2,0-0,1-0和2-1跃迁谱带,其中2-1的跃迁为新观察到谱带.获得了A 2Δ←X 2Ⅱ1/2电子跃迁0-0,1-0,2-1谱带的同位素位移.     

H~(12)C~(14)N分子ν_2垂直带的高温谱线强度及随温度的变化规律

采用乘积近似法计算了氰化氢分子H12C14N的总配分函数,其中转动配分函数考虑了离心扭曲修正,振动配分函数采用谐振子近似。利用计算所得配分函数和文献提供的实验振动跃迁矩平方及Herman-Wallis因子系数,计算了氰化氢分子H12C14Nν2垂直带,即0110-0000跃迁在常温和高温下的线强度,并与HITRAN数据库的数据进行了比较。结果显示,在296K及温度高达3000K时,计算所得谱线强度与HI-TRAN数据库提供的结果均符合较好。表明对氰化氢分子H12C14N高温下的分子配分函数和线强度的计算是可靠的。进一步计算了0110-0000跃迁带在更高温度4000和5000K的线强度及模拟光谱,并总结了该跃迁带中的谱线强度随温度的变化规律:对于转动量子数J≥32的跃迁谱线(包括P支、Q支和R支),当温度从296K逐渐增加时,其线强度迅速增加,到1000K附近达到最大值,然后迅速减弱。对于转动量子数J<32的跃迁谱线(同样包括P支、Q支和R支),线强度在296K时最大,然后随温度的升高迅速减弱。     

精确预言双原子分子Q线系高振转激发态的跃迁谱线

用多重差分的方法,从双原子分子跃迁谱线的普遍表达式出发,已经建立起了预言双原子分子P线系高激发振转跃迁谱线的解析物理公式。采用同样的方法,充分利用现有实验条件下测定的部分振转跃迁谱线数据,文章建立了预言双原子分子Q线系高激发振转跃迁谱线的物理公式。使用该公式和一组经过物理筛选的(15条)精确的实验跃迁谱线,研究了IrN分子A1Π—X1Σ+跃迁系统中(4,1),(3,1)跃迁带的Q支发射光谱。结果表明,该公式不仅很好地重复了所有已知的实验光谱数据,且正确预言了实验没有获得的很多高转动量子态的未知发射谱线,从而提供了一种新的预言高转动量子态的未知跃迁谱线的物理方法。     

NO2分子519～524 nm区的激光诱导荧光激发谱

实验测定了室温下NO2分子在519～524nm区域的高分辨激光诱导荧光激发谱,标识了25个振动带,并作了转动分析,确定了这些带的带源、转动常数以及旋-转偶合常数等分子常数,其中有8个振动带是新发现的,对振动带的转动结构分析表明,所有得到转动标识的谱线均属于平行跃迁2B2-2A1,其中上振动能级具有B2对称类是由于电子激发态2B2与电子基态的振动能级之间的强烈相互作用所致。     

VO分子2^Δ3/2-1^2Δ3/2电子跃迁P线系发射谱线的研究

本文利用孙卫国课题组建立的能精确计算（预言）某双原子分子电子态P线系发射谱线的物理新公式, 首次研究了VO分子从电子态^2Δ3/2跃迁到电子态1^2Δ3/2的（0, 0）跃迁带中的P线系发射谱线. 获得的研究结果不仅重复了实验上已知的低转动态谱线数据,而且还正确预言了该跃迁带在 实验上难以精确测量的转动量子数J=80.5以内的高振转激发态的P线系发射光谱. 为研究VO分子内部结构提供了重要的物理信息.     

转动分辨的H2+ (X2Σ+g , v+=0-18)真空紫外脉冲场电离光电子谱

测量了氢气离子转动分辨的真空紫外脉冲场电离光电子谱．涵盖了15.30?18.09 eV能量范围内的H2+(X2§+g , v+=0?18,N+=0?5)?H2(X1§+g , v00=0, J00=0?4)的电离跃迁． 通过基于Buckingham-Orr-Sichel(BOS)模型的光谱拟合和对氢气离子振动带H2+(X2§+g ,v+=0?18)的转动光谱的分析, 发现实验上只观察到对应于￠N=N+-J00=0,§2的转动跃迁． 振动量子数v+ 越高，￠N=0的转动跃迁越占主导地位， 而转动谱线强度受邻     

OH分子束产生及其相关特性研究

以Ar为载气,采用直流脉冲放电,产生了OH超声分子束,研究了实验参量对实验结果的影响,并建立了理论模型,较好地解释了实验现象.对OH(A2Σ-X2Π)(0,0)带发射光谱强度分布进行了测量与分析,获得实验条件下的振动温度与转动温度分别为4170 K与3075 K.