1、会计学1 激光光谱技术高分辨亚多普勒光谱技术激光光谱技术高分辨亚多普勒光谱技术 9.3.1 分子束光谱分子束光谱 9.3.2 饱和吸收光谱饱和吸收光谱 9.3.3 多光子光谱多光子光谱 第1页/共24页 F 粒子热运动速率分布实验 第2页/共24页 F 粒子热运动造成的多普勒展宽是谱线展宽的主要因素 F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 F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 c v c v Tvc cc z z z 1 1 1 00 第3页/共24页 采取一定的措施限制粒子的运动 ， 使其 。

2、运动方向大 致一样 ， 然后再对被限制的粒子以合适的方式进行探 测 准直分子束准直分子束 绝热膨胀分子束绝热膨胀分子束 快离子束快离子束 第4页/共24页 高真空中定向移动的原子或分子流 （1）准直分子束）准直分子束 d b V V z x 2 狭缝B用于控制分子束的发散程度 ， 即准直比准直比 第5页/共24页 粒子在离源距离r处的速率 dv v v v r CdvrvP p 2 2 2 2 exp cos , 3 4 p v C M kT vp 2 对角度积分 x x x p x pxx dv kT Mv kT M z dv v v v z C dvvP 2 2 2 0 2 2 2 2 2 0 s 。

3、in2 exp 2 4 sin exp sin x x v v x r v 第6页/共24页 频率分布 谱线宽度 x dv kT Mc kT Mc z dP 2 2 0 2 0 2 0 2 0 sin2 exp 2 4 sin2ln 2sin2 0 DSD M kT c 第7页/共24页 二氧化硫的准分子束光谱 第8页/共24页 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）绝热膨胀分子束 第9页/共24页 绝热膨胀前后能量守恒 ，2 2 0000 2 1 2 1 MupVUMuVpU 高压区u0=0， 真 。

4、空区pp0 2 000 2 1 MuUVpU 如果绝热膨胀大部分内能转化为动能 ， 那么可以获得 一高速运动的高速运动的“冷冷”分子束分子束 第10页/共24页 绝热膨胀后 ， 喷射出的分子束速度分布为 ，kT mv C kT mv Cvn kT uvm Cvn x x z z 2 sin exp 2 exp 2 exp 22 2 2 2 | 2 1 2 |sin TT 第11页/共24页 外加电场加速离子 电场足够大时 ， 离子速度将不依赖于热运动速度 激光束探测方向与离子运动速度方向相同 （3）快离子束）快离子束 第12页/共24页 加速电场与离子运动速度 eU mvmv E eU mvmv E 2。

5、0 2 2 0 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 1 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 00 0 0 21 21 00 v eU E v v v v vv vv v th 第13页/共24页 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 第14页/共24页 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 c c prob pump v 1 v 1 k E 0 hv i E 第1 。

【激光|激光光谱技术高分辨亚多普勒光谱技术PPT学习教案】6、5页/共24页 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 Absorbance Bennet Hole 第16页/共24页 交叉共振交叉共振：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 第17页/共24页 交叉共振的基本原理交叉共振的基本原理 2 21 交叉共振峰的位置： 选择的粒子速度为： 21 21 v c 粒子群看到的激光频率将分别为： 1 2 第18页/共24页 提高饱和吸收光谱探测灵敏度的方法提高饱和吸收光谱探测灵敏度的方法 第19页/共24页 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 第20页/共24页 多光子吸收与亚多普勒光谱多光子吸收与亚多普勒光谱 1、多普勒频移 2 2 2 22 1 11 vk vk 2、双光子和频 2 21 210 vkk 210 0 21 kk 3、双光子吸收 的条件 第21页/共24页 双光子吸收实验装置图双光子吸收实验装置图 第22页/共24页 三光子吸收原理图三光子吸收原理图 第23页/共24页 。

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