光谱学与光谱技术.ppt

Two optical system which increase the absorption length 问：光热光谱的分辨率为什么远远大于另外两种光谱技术？ 乙炔某合频的傅立叶变换红外光谱、光声光谱和光热光谱 光热光谱： fW探测 * （4）电离光谱 分子处于受激态Ek时，通过某些方法产生电子或离子，探测它们以检测分子跃迁中光子的吸收 上能级Ek易于电离的分子适合于用电离光谱探测 * 电离方法包括光电离、自电离、直接电离、场电离、碰撞诱导电离，光电离用脉冲激光器效率更合适 电离光谱技术可和质谱连用，实现高分辨的同位素分离与精细光谱探测 * 质谱和电离光谱连用：20Li3和21Li3 * 应用 监测固体表面被激光脱附的分子的质量分布 在丰度高得多的其他同位素中探测稀有的同位素 研究分子动力学和分子的碎裂过程 * （5）光伽伐尼光谱 气体放电中进行激光光谱学研究的一种极好而简单的技术 将激光频率调节到电离区内原子或离子的两个能级之间的跃迁能量上，光泵浦改变离子数密度，两个能级电离几率不同，从而改变离子和自由电子数目，改变电流 * Neon discharge (1 mA, p=1 mbar) 光伽伐尼光谱最大的特点是什么? * Applications Studies of excitation and ionization processes in flames, gas discharges, and plasmas , which are important for the development of new energy saving light sources. (火焰、气体和等离子体中的电离过程，对研究新型能源很重要 ） Investigation of radicals and unstable reaction products that are formed by electron-impact fragmentation in gas discharges. These species play an important role in the extremely rarefied plasma in molecular clouds in the interstellar medium（自由基和不稳定的产物，星际分子气体中非常稀薄的等离子体中，这些成分有非常重要的作用） . （6）激光磁共振和斯塔克光谱 适合于具有永磁偶极距或电偶极距的粒子 借助外磁场或电场把吸收频率调谐到特定频率 当某些光谱区域没有合适的可调谐激光器但是有固定激光器时，可以利用该种光谱形式 * Laser magnetic resonance of CH radical with some OH overlapping * 正常塞曼和反常塞曼效应？ */96 外加磁场，塞曼效应 外加磁场会对原子总磁矩产生附加能 mJ为总磁量子数，类似单个电子下的磁量子数，它可以取2J+1个值，可见在磁场作用下能级会分裂为2J+1个。 */96 一个例子 He原子1s3d1D2→1s2p1P1 磁场作用下，谱线由一条分裂为三条？ 能级符号的意思？ 正常塞曼效应和反常塞曼效应（电子自旋为单态？） 考虑一下钠原子22P1/2→22S1/2 注：M即前面公式中mJ 总结 频率调制和腔内吸收 可以用于提高多种激光光谱技术灵敏度的方法 荧光光谱 紫外和可见光区域 光声光谱 红外区域，其它分子压强大的微小浓度分子 光热光谱 红外区域，分子束 电离光谱 激发态与电离能级接近 光伽伐尼光谱 气体放电过程中可以的高灵敏光谱技术 磁共振光谱和斯塔克光谱 要求分子具有永磁偶极矩和电偶极距 * 课堂讨论和作业1（以小组形式提交） 简要介绍和比较不同提高光谱探测灵敏度的方法原理及适用范围，设计一种高灵敏的测量方法，画出光路图，用以测量大气中的污染气体。 拉曼散射截面为σ=10-30cm2，如果入射激光功率为10W，波长为λ=500nm，聚焦体积为5mm×1mm2，以10%的收集效率在量子效率为η=25%的光电倍增管上成像，那么可以探测到的最小分子浓度Ni是多少？光电倍增管的暗电流为每秒10个光生电子，信噪比大于3:1。 共振腔环路衰减光谱中，L= d=1m，α=10-6cm-1 (1) R=0.999 (2) R=0.9999 分别计算两种情况下的有样品、无样品的信号衰减时间及由衰减时间计算得到的吸收系数的不确定度δα/α * 不同方法之间的比较 紫外和可见区域 激发光谱学 激发态和电离能级很近 电离光谱学 红外区域其他分子压强很大 光声光谱学 分子束内的红外区域光谱 光热光谱学 气体放电中的原子或离子光谱