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.     

非弹性碰撞的二次量子化理论及其在原子光谱中的应用

本文在M.Czaikowski等人及前文工作的基础上,力图在线度为激发态待测原子与基态干扰粒子的碰撞平均自由程的体积元内,用二次量子化理论计算非弹性碰撞引起的各态粒子数的变化。用解平衡时的速率变化方程计算光场中各态粒子数的变化。在一级近似情况下求得原子吸收和原子荧光中猝灭干扰引起的测定信号变化的表达式。在原子吸收三能级系统中,我们求得是常数,εk_2、εk_1、ε1_1为对应态的激发位能,nl_0、N为干扰粒子数和待测原子数,W_(k_2l_0,k_1l_1)为微扰作用耦合矩阵元,△A_(1,2)、I_(1,2)、g_(1,2)、τ_(1,2)为相应的吸光度变化、入射光强度、统计权与寿命。当ε_(k_2)-ε_(k_1)与ε_(l_1)接近时     

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.     

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.     

测定硅原子共振谱线精细结构相对强度

原子光谱实验应主要了解谱线波长和谱线强度两个问题。前者涉及原子能级结构,后者涉及原子能级之间跃迁概率;二者紧密联系,是了解原子结构的二个方面。原理共振谱线是指从最低激发态直接跃迁到基态的谱线。硅原子基态是[Ne]3s~23p~2[~3P],三重态的最低激发态是[Ne]3s~23p4s[~3P],共振跃迁如右图所示。当精细分裂不大时,温度对ν~4影响很小,则A可视为常数。对于L→L跃迁,精细结构强度的理论计算为经计算,获得的硅原子共振线精细结构强度列表如下。     

ZnS:Ho~(3 )的辐射跃迁和无辐射过程

本工作研究了Ho~(3 )离子在宽禁带半导体ZnS中的辐射跃迁和无辐射过程。用发射谱线的积分光强和激发态寿命获得ZnS:Ho~(3 )的强度参数Ω_λ,同时计算了九个激发态的辐射跃迁几率和能级寿命。另外,通过在不同温度下测定Ho~(3 )离子~5G_6,~3K_8,~5F_2,~5F_3和~5S_2(~5F_4)能级的发射光强和寿命的方法,研究了这几个激发态间的无辐射过程,其中~5G_6,~3K_8,~5F_2和~5F_3这四个能级是处于热平衡状态,而~5F_3与~5S_2(~5F_4)能级间存在五个声子((1/n)ω_(Lo)=351cm~(-1))参与的多声子弛豫过程。     

激光泵浦钠与分子混合蒸汽碰撞激发能量转移

使用脉冲或连续染料激光器激发钠与双原子分子混合蒸汽,实验上观察两个激发3P钠原子碰撞能量转移过程。当蒸汽泡中充入双原子分子气体CO或H_2时,出现荧光猝灭。速率系数K_(4D·5S)和能量转移截面σ_(4D·5S)比之没有分子(CO或H_2)气体参加时相应数值减小一个数量级。此外,K_(4D)随着泡温和分子气体压力的增加而增加(吸热反应)。惰性气体动能对于产生Na(4D,5S)不起重要作用。     

Cs-Ar混合蒸气中6S1/2→6P3/2激光激发的速度选择粒子数密度和饱和效应

利用一步激发的饱和吸收光谱技术测量了激发态Cs(6P3/2)态的原子密度.室温下的Cs-Ar混合蒸气被852 nm激光激发,在6S1/2→6P3/2跃迁线轮廓接近纯Doppler增宽线型、激光线宽远小于非均匀的Doppler线宽而与均匀Lorentz线宽相比的条件下,可以确定基态Cs原子中可能被激光吸收的具有速度分量υz的粒子数密度N(υz).在激光功率20μW至2.5 mW的范围内,测量了吸收系数,得到了6P3/2态的速度选择布居数密度.利用从Cs空心阴极灯发出的8S1/2→6P3/2窄谱线的吸收测量,也可以测得6P3/2态的原子密度,两种测量方法所得结果符合得很好.Cs-Ar碰撞的谱线增宽增加了有效泵浦率,有5%的基态原子被单模半导体激光器激发到6P3/2态.由测量不同6P3/2态原子密度时的共振852 nm荧光,也证实了饱和吸收测量激发态原子密度方法的可靠性.     

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。     

薄原子蒸汽膜的双光子光谱及Dicke窄化

薄原子蒸汽膜的单光子Dcike窄化吸收光谱可以拓展到双光子情形，以级联三能级系统为例,从理论上得到了亚多普勒结构的双光子吸收光谱，其线型表现出和单光子过程相似的与膜厚和探测光波长的比值(L/λ)相关的周期性.当L/λ=(2n+1)/2(膜厚为半波长的奇数倍)时，吸收谱线窄化现象明显.当L/λ=2n/2(膜厚为半波长的偶数倍)时，单光子情形的谱线窄化现象消失，而双光子情形的谱线仍表现为亚多普勒结构，尤其在异侧入射的情形下，可以获得极窄的双光子谱线结构. 这种结构来自原子与腔壁碰撞的消激发效应和双光子过程的抽运-探测机制的贡献. 关键词： 薄原子蒸汽膜 双光子光谱 Dicke窄化     

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.     

超高泵浦功率下的Xe(6p[1/2]_0,6p[3/2]_2和6p[5/2]_2)原子的能量转移过程（英文）

本文研究了Xe(6p[1/2]_0,6p[3/2]_2和6p[5/2]_2)原子在聚焦条件下的动力学过程.激发能级的原子密度在聚焦条件下会显著地增加,因此两个高激发态原子之间的energy-pooling碰撞的概率也会增加.这种energy-pooling碰撞主要有三种类型.第一种类型为energy-pooling碰撞导致的电离,一旦将激发激光聚焦,就可以从侧面的窗口观察到非常明显的电离现象,不论激发能级是6p[1/2]_0、6p[3/2]_2或6p[5/2]2能级.这种电离的产生机理是energy-pooling电离或者一个Xe*原子再吸收一个光子产生电离.第二种类型为跨越较大能极差的energy-pooling碰撞.当激发能级为6p[1/2]_0能级的情况下,两个6p[1/2]_0原子碰撞会产生一个5d[3/2]_1原子和一个6s'[1/2]_0原子.第三种类型为跨越较小能级差的energy-pooling碰撞.以5个二次产生的6p能级为上能级的荧光强度都变得更强,并且这些荧光的上升沿都变得更陡峭.产生这些6p原子的主要机理是energy-pooling碰撞并非简单的碰撞弛豫.基于理想气体原子之间的碰撞概率公式,推导出两个6p[1/2]。原子的energypooling碰撞速率为6.39×10~8 s~(-1).此外,6s原子在聚焦条件下的密度也会增加.因此所有的荧光曲线会因为辐射俘获效应而出现非常严重的拖尾.     

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.     

钠共振线的自增宽和3~2P_(3/2,1/2)能级间的碰撞转移率

利用光吸收技术测量钠蒸汽密度。在3×101~(11)到1.2×10~(12)cm~(-3)的密度范围内,将激光调谐到钠D_2线紫(红)端约70GHz,记录激光频率的Rayleigh散射,直接(D_2线)荧光和敏化(D_1线)荧光的强度。获得D_2线共振自增宽率系数k_(br,2)=5.44×10~(-7)cm~3/S±15%。给出了不同密度下Na(3P_(3/2))+Na(3S)Na(3P_(1/2))+Na(3S)的碰撞转移率。得到了在T≈184℃时碰撞转移截面σ_(21)=1.99nm±29%。并与其他的实验结果和理论作了比较。     

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.     

钠原子第一激发态的非共振发射谱

一、引 言 这里的非共振发射谱是来源于碰撞引起的激发态精细结构之间的能量转移.对Na的第一激发态就是 Na(32P3/2)+X 　 Na(32P1/2)+X+　E(1)其中X是具有一定动能的碰撞原子,△E是3P态精细结构分裂能量。 精细结构之间的能量转移过程的研究不仅对于了解原子之间相互作用的机制有重要作用,而且很有实际意义.例如,最近Gelhwachs等人[1]把饱和光学非共振发射谱用于Na的单原子检测得到了相当好的结果. 我们利用Ar+激光泵浦的连续染料激光器对Na原子的D1,D2线分别进行选择性激发.观察了共振及非共振荧光.研究了它们随激发光强、Na原子密…     

基于光共振吸收测量铷泡内部的压强

将与铷原子基态和第一激发态共振的激光照射铷泡,通过测量入射前后的光强可计算出铷泡内部的压强,并且研究了入射光强、温度与压强的关系.实验结果表明:5~45℃的范围内样品的压强随温度的升高而近乎线性增大,没有发生突变,基本符合理想气体状态方程;取0.01~0.07mV平缓区所对应的入射光强作为该实验装置的工作光强,可以降低光强对压强测量的影响.     

气体峰值吸收系数随压强变化关系的理论分析

峰值吸收系数对于污染气体的定量分析以及分子参数的理论研究等都具有非常重要的意义。文章首先从理论上分析了气体的吸收系数α(ν) ,得出计算α(ν)的一般方法。其次通过分析甲烷 2ν3 带R3支吸收线 ,得出峰值吸收系数α(ν0 )随压强的变化关系 ,得到压强在 <0 0 3和 >2atm时 ,可分别用Gauss线型和Lorenz线型来计算峰值吸收系数 ,理论上得到很好的结果 ,并对结果进行了误差分析。最后讨论了单位长度峰值吸收κ(ν0 )随压强的变化关系 ,分析得出气体压强在 <0 1和 >1atm时可分别作为获得高分辨率和高灵敏光谱的气压条件     

应用双非简并四波混频理论研究原子的碰撞效应

在己有实验的基础上,提出了由双光子共振非简并四波混频和碰撞再构非简并四波混频组成用于研究原子碰撞效应的双非简并四波混频理论,分析了缓冲气压、温度、共振失谐和碰撞展宽系数对双非简并四波混频谱线的影响.在由基态、中间态和激发态组成的级联三能级系统中,双非简并四波混频可同时研究碰撞引起的激发态谱线展宽和碰撞引起的中间态能级再分布现象.与测量纵向弛豫碰撞展宽的传统实验方法不同,本文方法是一种纯光学的相干测量技术,可以同时测量激发态与基态间的横向弛豫Γ_(20)和中间态与基态间的横向弛豫Γ_(21)的碰撞展宽.     

Na(3P)+Na(3P)→Na(4F)+Na(3S)碰撞激发能量转移截面

利用激光(调离NaD_2线±20GHz)激发钠蒸汽,测量Na(3P)+Na(3P)→Na(4F)+Na(3S)的碰撞激发转移截面。因4F→3D的荧光位于红外(1.84μm),故检测3~2D_(3/2)→3~2P_(1/2)(818.3nm)和3~2D→3~2P_(3/2)(819.5nm)级联荧光信号。通过测量激光频率的Rayleigh散射光,直接D_2线荧光和敏化D_1线荧光分布,确定了钠原子密度,定出了有效辐射俘获衰变率Γ_(D_1)~e,Γ_(D_2)~e。结合激光功率吸收率的测量得到了Na(3P)的密度,从而给出转移截面σ(4F)=37A~2(±33％)。与其他作者的实验结果和理论值作了比较,进行了讨论。