Cs-He混合蒸气中的辐射陷获效应和6P3／2能级有效辐射率的测量

测量了Cs-He混合蒸气中Cs(6P3/2)共振能级的有效辐射率,圆柱形样品池充入金属Cs和气压PHe为0~500Pa的He,样品池温度控制在330~370K之间,在池中产生1012~1013cm-3的Cs原子密度,使用单模半导体激光器(泵浦激光)将Cs原子激发至6P3/2态,另一调谐到6P3/2→8S1/2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。由6P3/2原子密度及其空间分布结合6P3/2←6S1/2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,CsD2线的有效辐射率。从6P3/26→S1/2跃迁线强度I852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。     

Rb蒸气中的5PJ+5PJ′→5S+5DJ″碰撞能量合并

研究了Rb(5PJ) Rb(5PJ′)→Rb(5S) Rb(5DJ″)的碰撞能量合并过程,一台单模半导体激光器共振激发Rb原子的5P1/2或5P3/2态,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5PJ 5PJ′→5S 5DJ″的截面.两台激光器同时分别激发5P1/2和5P3/2态,通过对5DJ″→5PJ的荧光探测,得到5P3/2 5P1/2碰撞转移到5D5/2和5D3/2的截面分别为(1.12±0.50)×10-14和(1.01±0.45)×10-14cm2.     

激光激发Rb＋H2系统形成RbH分子机理的实验研究

在Rb-H2混合系统中用激光(泵浦激光)将基态Rb原子激发到Rb(5P3/2)能级,将调谐至5P3/2→7S1/2跃迁的另一激光束(检测激光)与泵浦激光反向平行通过样品池,并在池的直径方向平行移动,利用光学吸收法得到Rb(5P3/2)态的密度及其空间分布。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。由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。能量合并过程5P3/2 5P3/2→5S1/2 5D产生高位态5D原子,猝灭过程Rb(5P3/2) H2(v=0)→Rb(5S) H2(v=2)产生H2(v=2)态,H2(v=2)密度由Rb(5P3/2)与H2的碰撞猝灭截面得到。Rb(5D) H2和Rb(5P3/2) H2(v=2)发生碰撞反应可生成RbH分子,通过对不同H2密度时5D→5P3/2与5P3/2→5S1/2荧光强度比以及RbH分子X1Σ →A1Σ 跃迁线吸收光强的测量,首次得到了Rb(5D) H2→RbH H和Rb(5P3/2) H2(v=2)→RbH H的反应截面分别为4.02×10-17cm2和1.00×10-18cm2。实验表明,Rb(5P3/2) H2不直接生成RbH分子,而是通过二步反应产生的。     

激发态Cs原子间碰撞能量转移截面

在Cs蒸气密度为1013?cm-3量级范围内,研究了6P3/2+6P3/2→6DJ+6S碰撞能量合并过程.利用单模半导体激光器共振激发6P3/2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,吸收线调至6P3/2→8S1/2跃迁,并可平行于泵浦激光束移动.由激发态原子密度和谱线的荧光强度比得到碰撞能量合并的截面.碰撞转移到6D5/2和6D3/2的截面分别是(4.1±1.8)×10-15和(2.2±1.0)×10-15?cm2.与其它实验结果进行了比较.     

Rb(5PJ)+Rb(5PJ)→Rb(5S)+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.     

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.     

Rb(5P)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Rb(5P)态与N2碰撞的精细结构混合和碰撞猝灭截面.Rb原子被激光激发到5P3/2态,将与泵浦激光束反向平行的检测激光束调到5PJ→7S1/2的跃迁,测量5PJ激发态的密度及空间分布,由此计算了5PJ→5S的有效辐射率,在T=340K和N2密度0.5×1016＜N＜4×1016cm-3范围内测量了5P1/2→5S1/2(794nm)发射的敏化荧光强度I794,量N/I794与N有抛物线型的关系,表明了5PJ的猝灭是由于与N2分子的碰撞产生的,而不是由与Rb基态原子碰撞产生的.由最小二乘法确定的二次多项式的系数得到5P态与N2碰撞精细结构混合截面σ3/2→1/2=(10.43±3.54)×10-16cm2,猝灭截面σD=(9.8±3.4)×10-16cm2.与在不同的实验条件下得到的结果在误差范围内一致.     

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   

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.     

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.     

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.     

Rb(7S-5D)-H2,He能量转移截面与温度的关系

脉冲激光双光子激发Rb(5S)态到Rb(5D)或Rb(7S)态,在样品池条件下,利用原子荧光光谱方法测量了Rb(7S-5D)-H2,He碰撞能量转移截面与池温的关系.利用三能级模型的速率方程分析.通过测量在不同H2或He密度下的直接荧光与转移荧光的时间积分强度比,在353～493 K温度范围内得到了Rb(7S-5D)-H2,He的反应与非反应碰撞能量转移截面.对于Rb(7S)+H2→Rb(5D)+H2,其转移截面随温度的增加而减小,而其逆过程的转移截面则随温度的增加而增加.对于与He的碰撞,在不同温度下7S-5D的转移截面均符合细致平衡原理,7S,5D态与H2的碰撞速率系数是反应与非反应速率系数之和,利用实验数据可以分别确定反应与非反应截面,7S态的平均反应截面与5D态平均反应截面之比约为1.5.Rb(7S)与H2的反应活动性大于Rb(5D).     

Energy pooling to the level arising from collisions between pairs of metastable atoms

The energy-pooling rate coefficient for the process has been measured. The barium atoms were excited by a cw diode laser tuned to the frequency of the 791.3 nm intercombination line and the metastable atoms in the 6s5d state were produced due to radiative and collisional depopulation of the laser-excited 6s6p state. The measurements were performed at number densities of about and at 30 mbar argon as the buffer gas. Most of the barium ground state atoms in the excitation zone were transferred to the trip let metastable state at the laser pump power applied. The energy pooling rate coefficient was determined by comparing the fluorescence intensity of the barium 553.6 nm resonance line and the fluorescence intensity of the intercombination line 791.3 nm. In addition, the populations of the metastable atoms were probed with low intensity laser radiation from a single mode ring dye laser. The rate coefficient was found to be at . Received: 11 April 1997 / Revised: 24 September 1997 / Accepted: 10 December 1997     

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（     

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。     

光学偶极阱中铷原子5S_(1/2)及5P_(3/2)态的AC Stark频移

基于二能级模型和多能级模型,分析计算了由强聚焦高斯光束形成的光学偶极阱中87Rb原子5S1/2态和5P3/2态的AC Stark频移。基于多能级模型,针对在852 nm高斯激光束强聚焦所形成的87Rb原子远失谐光学偶极阱中进行偏振梯度冷却的情形,计算了冷却循环跃迁(5S1/2F=2-5P3/2F′=3)的频移量,结果显示频移对molasses冷却过程产生了重要的影响。同时,计算了5S1/2|F=2,mF=±2〉态和5P3/2|F′=3,mF=±3〉态的AC Stark频移随光学偶极阱激光波长的变化情况,发现在红失谐情况下,对于87Rb原子5S1/2-5P3/2态跃迁不存在魔数波长。     

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。