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文档简介

1、第9章 激光光谱技术,9.1 基本原理 9.2 提高光谱探测灵敏度的方法 9.3 高分辨亚多普勒光谱技术 9.4 时间分辨光谱技术,9.3 高分辨亚多普勒光谱技术,9.3.1 分子束光谱 9.3.2 饱和吸收光谱 9.3.3 多光子光谱,剥离,重复多次采样后,概述,粒子热运动速率分布实验,粒子热运动造成的多普勒展宽是谱线展宽的主要因素 突破多普勒展宽限制的高分辨光谱技术称为亚多普勒光谱技术 有两种方式可以突破多普勒展宽限制 （1）选择被探测的分子，分子束光谱、饱和吸收光谱 （2）选择用于探测的光子，多光子光谱,9.3.1 分子束光谱,采取一定的措施限制粒子的运动，使其运动方向大致一样，然后再对

2、被限制的粒子以合适的方式进行探测 准直分子束 绝热膨胀分子束 快离子束,高真空中定向移动的原子或分子流,（1）准直分子束,狭缝B用于控制分子束的发散程度，即准直比,粒子在离源距离r处的速率,对角度积分,频率分布,谱线宽度,二氧化硫的准分子束光谱,气体从高气压区通过微型喷口绝热膨胀到真空室 分子内能 定向平移的动能 分子被冷却，同时分子束的定向移动速度提高,（2）绝热膨胀分子束,绝热膨胀前后能量守恒，,高压区u0=0 ，真空区pp0,如果绝热膨胀大部分内能转化为动能，那么可以获得一高速运动的“冷”分子束,绝热膨胀后，喷射出的分子束速度分布为，,外加电场加速离子 电场足够大时，离子速度将不依赖于热

3、运动速度 激光束探测方向与离子运动速度方向相同,（3）快离子束,加速电场与离子运动速度,两点注意：加速电场要大，使热运动速度可忽略 加速电场要稳定，使运动速度均一,加速前后粒子速度差别,9.3.2 饱和吸收光谱,也是恰当地选择一组分子，选择手段为“光” 强泵浦光，改变粒子“状态” 弱探测光，探测粒子的这种改变,由多普勒频移效应得到，同一个粒子所看到的泵浦光和探测光的频率为，,当激光频率为v0时，只有速度v=0的粒子才能同时让泵浦光和探测光产生吸收,当激光频率为v0时，强泵浦光使速度v=0的粒子产生饱和吸收，此时弱泵浦光将不再被吸收，即在吸收频率v0处吸收反而更弱，形成反转峰,交叉共振：多能级情况下，除了正常饱和吸收峰外，还有交叉共振吸收峰,交叉共振的基本原理,交叉共振峰的位置：,选择的粒子速度为：,粒子群看到的激光频率将分别为：,提高饱和吸收光谱探测灵敏度的方法,9.3.3 多光子光谱,在激光强度较高时，粒子可同时吸收多个光子跃迁到上能级 能够用可见和近紫外光研究紫外和远紫外光谱，从而弥补该光谱区域光源缺失的不足,多光子吸

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