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.     

Rb(5D_J)+H_2→RbH+H反应截面的测定

利用激光泵浦一吸收技术,研究了在样品池中(T=385 K,H2气压400 Pa)的Rb(5DJ)+H2→RbH+H[x1∑+(υ"=0)]+H光化学反应过程.双光子激发Rb-H2混合蒸气中Rb原子至52D态,荧光中除有泵浦能级发生的直接荧光外,还包含由精细结构碰撞转移产生的敏化荧光,RbH分子是由5D原子与H2间的三体碰撞反应产生的.利用852 nm激光扫描RbH X1∑+(υ"=0→υ'=17)吸收带,△I'和△I"分别表示泵浦5D3/2和5D5/2时的吸收光强.泵浦室温下的纯Rb蒸气至5D3/2或5D5/2态,由于在低密度下52D精细结构混合可略去,故由5D3/2→5P1/2与5D5/2→5P3/2的荧光比得到泵浦率比.解速率方程组,得到5D3/2→5D5/2和5D→5D以外态的碰撞转移截面分别是9.8×10-16和2.0×10-16cm2,Rb(5DJ)+H2→RbH+H的反应截面分别是5.4×10-17(J=3/2)和2.3×10-17cm2(J=5/2),5D3/2与H2的反应活动性大于5D5/2,这与其他实验结果是一致的.     

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.     

光学厚Rb蒸气界面附近后向荧光光谱研究

在存在表面耗散层的纯Rb光学厚蒸气中,利用小功率可调谐半导体激光器泵浦Rb(5P_3/2)的超精细结构能级,测量和分析了780 nm(5P_3/2→5S_1/2)和795 nm(5P_1/2→5S_1/2)后向荧光的强度和线形,耗散层(近区)起光谱滤波器的作用。有两种可能产生5P_1/2态原子的机制,第一种机制是Rb(5P_3/2)+Rb(5S_1/2)→Rb(5P_1/2)+Rb(5S_1/2);第二种机制是Rb(5D)+Rb(5S)→Rb(5P)+Rb(5P),对于每一种机制,给出了后向敏化荧光的理论公式。研究后向荧光时,必须要确定荧光强度与激光功率的关系和荧光线形。激光频率扫描超精细结构共振线,得到的敏化后向荧光795 nm线形与共振荧光780 nm线形相似,其荧光强度与荧光功率有线性关系。因此,基本上可以用第一种机制解释5P_1/2态布居机制。理论证明了,第二种机制产生的敏化后向荧光强度应与激光功率平方成比例,这与实验结果是不同的,第二种机制不能解释耗散层界面后向敏化荧光的产生。     

Molecule formation and energy transfer processes in a vapor with high density of 3P-excited sodium atoms

A rich fluorescence spectrum extending between 4000 and 8200 Å has been observed whenever sodium vapor is excited by dye laser light tuned to the 3²S → 3²P transition. Molecule formation due to collisions between excited and unexcited atoms is manifested by the presence of an emission band of sodium in the spectral range 4160–4570 Å.     

Li(2P)+H_2→LiH+H反应截面的测量

在样品池条件下,用脉冲激光670.8 nm线激发Li原子基态至2P态,测量了的反应碰撞能量转移截面。池温保持在888 K,Li原子密度为10~(13)cm~(-3)量级,而H_2气压控制在60～300 Pa之间,测量时间分辨荧光光谱,它由两部分组成,在脉冲激光激发的瞬间(不超过10 ns),荧光迅速增强至最大值;激发结束后,荧光强度按指数衰减,由衰减曲线得到2P态原子在不同H_2气压下的有效寿命。根据Stern-Volmer方程,有效寿命与H_2气压成线性关系,由该直线的斜率给出了总的猝灭截面(25.1±4.0)×10~(-16)cm~2,而从直线的截距得到辐射寿命为(270±54)ns。总的猝灭截面是反应与非反应碰撞截面之和,由在不同H_2气压下记录的瞬态(10 ns)荧光快速增强信号得到反应截面为(0.2±0.1)×10~(-16)cm~2,虽只占总猝灭截面的1/125,但它在Li(2P)+H_2的碰撞传能中所起的作用是不能略去的。     

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.     

Thermal-energy Pooling Collisions in Cesium Vapor 6P_(3/2) 6P_(3/2) →7P_J 6S_(1/2)

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｅｘｃｉｔｅｄａｔｏｍｓｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅａｇｒｅａｔｄｅａｌｔｏｏｕｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｎｉｎｔｅｒａｔｏｍｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓａｎｄｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｌｄｙｎａｍｉｃｓ .Ｔｈｅａｌｋａｌｉｍｅｔａｌｖａｐｏｒｓａｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｃｈｏｉｃｅｓｆｏｒｓｕｃｈｐｕｒｐｏｓｅｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｓｔｒｏｎｇａｎｄｓｈａｒｐｒｅｓｏｎａｎｃｅａｂｓｏ…     

利用铷原子双光子跃迁产生420nm蓝光的实验研究

本实验通过饱和吸收方法获得了铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)单光子跃迁光谱,并进一步研究了铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)→5 D_(5/2)的双光子跃迁光谱。使用780nm的控制光和776nm的信号光反向共线作用到铷泡中,通过探测6 P_(3/2)→5S_(1/2)自发辐射产生的420nm蓝光信号得到铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)→5 D_(5/2)双光子跃迁光谱,利用法布里-珀罗干涉仪测量了~(87)Rb和~(85)Rb的5 D_(5/2)激发态超精细能级,详细研究了铷泡温度和776nm信号光功率对~(87)Rb 5S_(1/2)(F=2)→5 D_(5/2)双光子跃迁光谱的影响。该研究工作为基于原子分子精密光谱测量提供了实验基础。     

Cs(8D,9D)+Na(3S)碰撞激发转移过程

此文报道异核Cs(8D,9D)+Na(3S)→Cs(6P)+Na(3P)的碰撞能量转移过程.两步激发Cs原子到9D3/2(8D3/2)态.应用双调制技术探测Na(3PJ)原子发射的荧光,基态Na原子密度用光学吸收方法测量.得到了REP率系数,讨论了其它过程对率系数的影响.     

Ionization of sodium vapour by intense laser light tuned to 3S → 3P transition

The efficient production of plasma was observed in a sodium cell irradiated by intense laser light tuned to the 3S → 3P transition. This phenomenon was explained as the result of avalanche ionization by superelastically heated electrons. The electron temperatures and densities were measured.     

激发态Rb原子间的碰撞能量转移

脉冲激光器激发Rb原子到5P_1/2态,通过碰撞能量转移Rb(5P_1/2)+Rb(5S_1/2)Rb(5P_3/2)+Rb(5S_1/2)产生5P_3/2原子,研究了5P_1/2+5P_1/2,5P_3/2+5P_3/2,5P_1/2+5P_3/2的碰撞能量合并产生态的过程。5P_1/2态原子密度利用Rb空心阴极灯通过光学吸收方法得到,而5P_3/2态密度通过5P_3/25S_1/2(D2线)与5P_1/25S_1/2(D₁线)跃迁的荧光比得到。因为5P_3/2+5P_3/2或5P_1/2+5P_3/2的能量和与5D态的能量差远小于5P_1/2+5P_1/2与5D态的能量差,因此5P_3/2+5P_3/2,5P_1/2+5P_3/2的过程将影响5P_1/2+5P_1/2的测量结果。由于精细结构能量转移的时间比5D态寿命小得多,故5P_1/2+5P_1/2,5P_1/2+5P_3/2和5P_3/2+5P_3/2产生的5D5P荧光是同时产生的。在不同的池温下测量了积分荧光信号的相对强度,5P态原子有效寿命由辐射陷获的理论得到,结合激发态原子密度得到了5P_1/2+5P_1/2,5P_1/2+5P_3/2和5P_3/2+5P_3/2碰撞能量合并截面分别为7.810-15,2.9×10-14和3.1×10-14 cm2。结果表明5P_1/2+5P_3/2与5P_3/2+5P_3/2产生5D_3/2态的截面基本是相等的。     

K(6S)+H2→K(4D)+H2的碰撞能量转移

激光双光子激发K原子至6s或4D态,测鼍了K(6S,4D)与H2的碰撞转移截面.池温在413K,H2气压在4～40 Pa范围内,K(6S,4D)-K的碰撞效应可略去.在激发6S态的情况下,记录6S→4P时间分辨荧光信号,从荧光强度的对数描绘出的直线斜率得到6S态的有效寿命,而4D态的布居随H2的增加而增加,因此引起4D→4P跃迁谱线的增强.在激发4D态的情况下,采用类似方法得到4D态的有效寿命,由Stern Volmet方程,测得6S和4D态的辐射寿命分别为(97±15)ns和(300±45)ns.激发态K原子总的碰撞去佰居截面为(1.6±0.3)×10-14cm2(对6S态)和(40±6)×10-16cm2(对4D态).该总截面中包含向K原子激发态的非反应碰撞转移截面以及与H2反应生成KH的反应截面.激发6S态,测量4D→4P的时间积分荧光强度随H2气压的变化,得到6S→4D的碰撞转移截面为(1.4±0.3)×10-14cm2.由此得到结论:K(6S)态主要是通过物理猝灭到K(4D)态,虽然在K(6S)+H2的碰撞中,观察到了由于化学反应生成的KH的存在.     

Cs(6PJ)与Ne、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Cs（6PJ）（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（6PJ）态,在不简的Ne或N2气压下,直接测量了6P3/2→6S1/2荧光和转移6P1／2、6S1／2荧光。     

低He气压下Rb(5P3/2)激发态有效辐射率的计算与测量

计算和测量了Rb-He混合蒸气中Rb(5P3/2)共振能级的有效辐射率,使用单模半导体激光器(泵浦激光)将Rb原子激发至5P3/2态,另一调谐到5P3/2→7S1/2的单模激光束(检测激光)与泵浦束反平行通过样品池,并在池的直径方向平行移动,通过对检测激光束的吸收测定了激发态原子密度及其空间分布.由于辐射陷获存在,有效辐射率是自然辐射率与透射因子(发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率,它与吸收截面及激发态原子密度和空间分布有关)的乘积.5P3/2原子密度及其空间分布结合5P3/2←5S1/2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子,从而得到了不同He气压下,Rb D2线的有效辐射率.从5P3/2→5S1/2跃迁线强度I780的测量,得到的不同He气压下有效辐射率的比值与理论计算得到的比值相符.     

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).     

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd~(3+)和Tb~(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能。在275 nm(Gd~(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb~(3+)的特征发射。通过对比不同Tb~(3+)掺杂量下Gd~(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb~(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd~(3+)→Tb~(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb~(3+):4f~8→4f~75d~1)激发下,Gd~(3+)的掺入使得Tb~(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd~(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd~(3+)的掺入对Tb~(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。     

与铷（5^2S1／2）原子碰撞产生的铷7^2D态精细结构转移截面

本文报道使用蒸汽泡和两光子两步激发方法,测量原子激发态敏化荧光I_(3/2)~1和直接荧光I_(3/2)~2其与温度的关系,得到与基态(5~2S_(1/2)铷原子碰撞产生的铷7~2D_(5/2)→7~2D_(3/2)和7~2D_(3/2)→7~2D_(5/2)精细结构转移截面分别为:σ_(fs)=4.7×10~(-13)cm~2、σ_(fs)~’=7.0×10~(-13)cm~2;碰撞转移出7~2D双态的转移截面σ_(tr)(5/2)=0.62×10~(-13)cm~2.由计算的7~2D态几何截面σ_(geom)能够相对很好地描述σ_(fs)和σ_(fs)~’的数量级.     

Off-resonance laser frequency stabilization using the Faraday effect

We present a simple technique for stabilization of a laser frequency off resonance using the Faraday effect in a heated vapor cell with an applied magnetic field. In particular, we demonstrate stabilization of a 780 nm laser detuned up to 14 GHz from the (85)Rb D(2) 5(2)S(1/2) F = 2 to 5(2)P(3/2) F' = 3 transition. Control of the temperature of the vapor cell and the magnitude of the applied magnetic field allows locking ~6-14 GHz red and blue detuned from the atomic line. We obtain an rms fluctuation of 7 MHz over 1 h without stabilization of the cell temperature or magnetic field.     

Thermal-energy Pooling Collisions in Cesium Vapor6P3/2+6P3/2→7PJ+6S1/2

In this paper, the results of an experimental study on 6P3/2+6P3/2→7PJ+6S1/2 energy pooling collisions are presented. The experiment was carried out in cesium vapor using an external cavity diode laser for excitation under different temperatures. It is found that the response of fluorescence intensity to the frequency of excitation laser shows a two-peak phenomenon.