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CN与SO~+近红外光谱研究

作　者: 张燕
导　师: 杨晓华
学　校: 华东师范大学
专　业: 光学
关键词: CN SO~+ 光外差速度调制技术光外差浓度调制技术转动温度
分类号: O561
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

CN分子是一种非常重要的自由基分子,广泛存在于大气层、彗星、太阳以及星际空间中,是天文分子光谱学的重要研究对象之一。不仅如此,许多光谱实验,如：H2O、CCl4等的放电谱中,经常可以观测到CN分子的光谱作为“杂质”光谱出现,因此,CN分子的谱线标识对研究其它自由基分子提供了方便。SO+是星际空间中一种重要的分子离子,无论是科学实验还是生产领域的物质分析,SO+分子离子的光谱研究都具有重要的意义。由于分子或分子离子自由基的寿命是随着所含原子的原子量的增加而递减,因而,SO+与02+虽然同一主族,但SO+的生成率低,实验室中测量SO+光谱比O2+困难得多；另一方面,由于SO+分子量大,谱线间隔小,导致谱线重叠严重,解谱、读谱、指认、标识工作具有一定的难度；在理论工作方面,由于上态b4Σ-与邻近2∑+及2Π态存在二阶自旋-轨道耦合作用,如何选取有效的哈密顿量也是谱线标识、分子常数拟合的关键。因此,无论是实验测量,还是理论预测,以及振转常数的拟合都具有一定的挑战性。本文采用光外差浓度调制光谱技术(OH-CMS)在交流辉光放电中观测到了CN分子12170-12450cm-1近红外波段的吸收光谱,根据瞬态分子谱线的线型、相位及强度规律,应用光谱分析中的二次逐差原理及具有相同较高态或较低态中P、Q、R支带所满足的并合差关系,标识CN(A2Πi-X2Σ+)电子态(3,1)带的12个支带的近220根谱线,拟合得到上下态共11个分子常数。并依据热平衡态下谱线强度所满足的玻尔兹曼分布规律得到CN分子的转动温度,与环境温度极为接近,说明光谱研究对等离子体的不介入诊断具有重要的研究意义。采用光外差速度调制光谱技术(OH-VMS)测量了SO+交流辉光放电的b4Σ--a4Πi吸收光谱。依据测量谱线的发散方向、分子离子的线型、强度规律等特征进行了谱线的初步识别；根据SO+上下态的能级分裂规律及与邻近态的耦合规律,标识SO+(b4Σ--a4Πi)(1,0)带15个支带的近240根谱线。论文中介绍了S0+四重态初步的分析结果,并讨论了分析过程中存在的问题及将来的研究工作。

全文目录

论文摘要  6-8
Abstract  8-11
第一章绪论  11-15
  §1.1 研究背景  11-12
  §1.2 SO~+分子离子的研究状况  12-13
  §1.3 本文概述  13-15
第二章高灵敏激光光谱技术  15-22
  §2.1 高灵敏激光光谱技术原理  15-19
  §2.2 光外差-浓度调制技术对CN的测量  19-20
  §2.3 光外差-速度调制技术对SO~+的测量  20-22
第三章 CN(A~2Π_1-X~2Σ~+)(3,1)带的分析  22-45
  §3.1 谱线的标识  22-36
  §3.2 分子常数的拟合  36-42
  §3.3 等离子体诊断—转动温度的测量  42-45
第四章 SO+(b~4Σ~--a~4Π_i)(1,0)带的分析  45-59
  §4.1 理论模型  45-46
  §4.2 有效哈密顿矩阵元  46-50
  §4.3 选择定则与能级图  50-51
  §4.4 振转带的初步判定  51-53
  §4.5 谱线标识  53
  4.5 SO+(b~4Σ~--a~4Π_i)(1,0)带的标识  53-59
第五章总结和展望  59-60
  本文的主要工作及进一步工作展望  59-60
附录  60-61
参考文献  61-64
致谢  64

CN与SO~+近红外光谱研究

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