Способ измерения субдоплеровских спектров поглощения

 

Изобретение относится к спектроскопии, атомной и молекулярной физике, а более конкретно - исследованию спектров сверхвысокого разрешения (неограниченного доплеровским уширением) газовых сред и может быть использовано при исследовании физико-химических свойств атомов и молекул. Целью изобретения является повышение надежности определения частотного интервала между линиями поглощения. Цель достигается благодаря тому, что, установив частоту излучения между частотами линий поглощения, расстояние между центрами которых необходимо измерять, измеряют длительности импульсов двух продольных относительно оси излучения компонент потока возбужденных частиц, направленных вдоль и навстречу распространения излучения, и определяют расстояния между центрами линий по формуле: Δ*98H=2φ*98H L/C (1/T<SB POS="POST">1</SB>+1 T<SB POS="POST">2</SB>), где ν - частота излучения, L - длина (вдоль оси излучения) измерительной ячейки, C - скорость света, T<SB POS="POST">1,2</SB> - длительности импульсов потока частиц вдоль и навстречу направления распространения излучения. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК

3 А1 (1% 01) (51) 5 С О I J 3/42

Р

) - Н Ã А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ретения является повышение надежности определения частотного интервала между линияии поглощения, Цель достигается благодаря тому, что, установив частоту излучения между частотами линий поглощения, расстояние между центрами которых необходимо измерять, измеряют длительности импульсов двух: продольных относительно оси иэлучення компонент потока возбужденых частиц, направленных вдоль и навстречу распространения излучения, и определяют расстояния между центрами-.линий по формуле Ь =2«4 L/С(1/Т +1/Т ), где 1 — час -. тота излучения, Ь вЂ” длина (вдоль осн излучения) измерительной ячейки, С вЂ” д скорость света, Т вЂ” длительности импульсов потока частиц вдоль и навстречу направления распространения излу чения, 6 ил, 4м

Сп

Ю

CO

4Ф

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f (21) 4428877/31-25 (22) 18.02.88 (46) 23.02.90. Бюл. У 7 (71) Институт оптики атмосферы СО АН

СССР (72) М,М,Макогон (53) 771.534.528(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1224607« кл С 01 Л 3/42 1986 ° (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СУБДОПЛЕРОВСКИХ

СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к спектроскопии, атомной и молекулярной физике, а именно к исследованию спектров сверхвысокого разрешения (неограниченного доплеровским уширеиием) газо вых сред и может быть использовано прн исследовании физико-хииических свойств атомов и иолекул. Целью изобИзобретение относится к спектроскопии, атомной и молекулярной физике, а именно к исследованию спектров сверхвысокого разрешения (не ограниченного доплеровскии уширением) газовых сред и может быть использовано прн исследовании физико-химических свойств атомов и молекул.

Цель изобретения - повышение надежности определения частотного интервала между лнниямн поглощения, На фнг,l-3 показаны схематично измерительная кювета, взаимное расположение линий поглощения и излучения н форма регистрируемого сигнала для известного способа, на фиг,4-6 — то же, для предлагаемого способа, Для известного способа частоты центров линий поглощения так о близки, что их доплеровские контуры перекрываются (тонкой линией иа фиг.2 и 5 показан общий контур), Goскольку излучение с частотой у воз-" буждает только частицы, имеющие составляющую скорость вдоль оси пучка . (11 r (1

V -. - — - — С.

II 2л ° длительность Т парциальных имИ и

lt

0 пульсов сигнала датчика, регистрирую1545093 его продольную компоненту потока воз1 осужденных частиц, будет разной для, разных линий поглощения

2«4 L

ЯВ

c()",- 4 ) тй. 1 о у < 1 я. г!! 1.

"(-"

С Т, 1

+ - ) !

Рассмотрим вариант реализации способа, Используется ячейка длиной 1 см и исследуемый газ имеет две линии пог,лощения с центрами ч о .) =14401 см

x(0 (O 50 и 14401,0005 см- . Газ возбуждается излучением лазера с модуляцией доб: ротности, например, рубинового с длии.общий сигнал имеет сложную форму (фиг.3). Для определения расстояния между центрами линий необходимо ус- 10 тановить факт наличия "ступеньки" и !! !1 измерить длительности ступенек, Это

1 сделать сложно поскольку ".ступень Э ки" имеют разные, сильно отличающие ся высоту и длину, сложную форму, про 15 цесс измерения трудно поддается as,томатиэации и поэтому не очень на,дежен.

В предлагаемом способе нет необ1 .,ходимости анализировать форму сигналов, необходимо измерить только их длительность, поскольку наиболее длинный "парциальный" импульс Т; дает наиболее близкая к линии излучения линия поглощения. Измерение потоков в обоих направлениях необходимо, так как линии поглощения расположены по обе стороны линии излучения, что приводит к разным знакам скорости V«, Таким образом, сигналы от частиц, 30 расстояние между центрами линий поглощения которых необходимо измерить, детектируются разными датчиками, что ( делает крайне простой их идентифика цию, Процесс измерения может быть ! легко автоматизирован, поскольку измеряется просто длительность двух сигналов от двух датчиков. Это обеспечивает повышение надежности измерений.

Частотный интервал Ь между лини- 40 ями поглощения, как следует иэ выражения для Т 1, определяется по формуле

TB31bHocThN импульса -10 c H шириной спектра - 10 МГц. !1астрта излучения лазера находится между частотами центров линий () =14401,0002 см ), Импульс излучения возбуждает частицы с составляющей скорости !г „ =-66,31 см/с (!1 и 7 =99,46 см/с, поэтому длительность сигналов, соответственно, Т! =

=15,08 мс и T--10,05 мс, Следовательно, частотный интервал между линиями, рассчитанный по формуле, составляет !

0,0005 см . При этом погрешность знания частоты слабо влияет на абсолютную точность измерения !1, Использование изобретения значительно упрощает процесс измерения расстояния между центрами линий поглощения, скрытых под общим доплеровским контуром, повышается надежность измерений, они становятся доступными для ведения автоматических измерений.

Фоумула из обретения

Способ измерения субдоплеровских спектров поглощения путем пропускания через исследуемую газообразную среду узкополосного импульсного излучения и измерения продольной относительно оси излучения компоненты воз бужденных частиц, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности определения частотного интервала между линиями поглощения, частоту импульсного излучения устанавливают между частотами измеряемых линий поглощения, измеряют длительности импульсов двух продольных относительно оси излучения компонент потока возбуяфенных частиц, направленных вдоль и навстречу распространения излучения и определяют расстояния между центрами линий по формуле

2!! ?, 1 1 (— - + )

С Т Т где 1 — частота излучения;

L — длина (вдоль оси излучения) измерительной ячейки, С - скорость света, Т вЂ” длительность импульсов пото1Л. ка частиц вдоль и навстречу направления распространения излучения, 1545093

rtil r(3> rPl r lg

Фж3

Фиа2 ф..7 Уу

rW r(Sl= Ti у -8

Фаб

Составитель Б.Широков

Редактор А,Козориз Техред Л.Олийнык Корректор 3,Лончакова

Заказ 485 Тираж 423 Подписное

ВНИИПИ Государственного комйтета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, И-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101