Способ определения ориентации спинов атомов
Изобретение касается оптических измерений и может быть использовано для исследования структуры атом ов и молекул. Целью изобретения является упрощение способа и расширение спектрального диапазона измерений в коротковолновую сторону. Для реализации способа осуществляют поочередное воздействие неполяризованным резонансным излучением в вакуумной ультрафиолетовой области спектра на исследуемый пар атомов, находящихся соответственно в ориентированном и неориентированном состоянии, и регистрацию разности интенсивностей излучения, поглощенного исследуемым паром. Значение ориентации Р спинов атомов определяют из 0йсоотношения; - -тлгг Лгс- f - -1)+1 J, где Ip, it, - интенсивности излучения, поглощенного атомным паром, находящимся в ориентированием и неориентированном состояниях k - коэффициент поглощения излучения атомным паром; -длина области, содержащей атомчый пар, ft - числовой множитель. Способ не требует применения ииркул.чрна поляризованного излучения и позволяет при высоком временном разрешении расширить спектральный диапазон работы. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5 )5 G 01 N 21/19
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4717045/25 (22) 11.07.89 (46) 23.11.91, Бюл. hh 43 (71) Физико-технический институт им.А.Ф. Иоффе (72) О.С.Васютинский, Д.В.Куприянов и И.М.Соколов (53) 535.855(088.8) (56) Anderson L, et ai, Optical Polarisatlon of
Atomic Hydro9en. — Phys. Rew. Lett., 1958, 1, р,229.
Belt ЧЧ. et al, .Optical Detection of
Magnetic Resonance in Alkali Metat Vapor.—
Phys Rew., 1957, 107, р,1559. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ СПИНОВ АТОМОВ (57) Изобретение касается оптических измерений и может быть использовано для исследования структуры атомов и молекул, Целью изобретения является упрощение способа и расширение спектрального диапазона измерений в коротковолновую сторону. Для реализации способа осуществляют поочеИзобретение относится к области оптических измерений, а именно к области атомной спектроскопии, и может быть использовано для исследований структуры атомов и молекул, для исследования межатомных взаимодействий, а также химических и фотохимических реакций.
Целью изобретения является упрощение способа и расширение спектрального диапазона измерений в коротковолновую сторону.
На чертеже приведено устройство для реализации способа.
Устройство для реализации способа содержит источник 1 вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения, объем 2, ... Ж,», 1693477 А1 редное воздействие неполяризованным резонансным излучением в вакуумной ультрафиолетовой области спектра на исследуемый пар аТОМОВ, находящихся соответственно в ориентированном и неориентированном состоянии, и регистрацию разности интенсивностей излучения, поглощенного исследуемым паром. Значение ориентации P спинов атомов определяют из
1,, tv — io соотношения:Р— —;; —,.--,- Arch, ((1 — 1}+11, где it, t„- — ин-eнсив:.ости излучения, поглсщенного зтам:-.ым паром, находящимся и ориентирован -.cì и неориентиро8aHHoì состояниях. К вЂ” коэффициент поглощения излучения атомным паром; ! — длина области, содержащей атомный З пар, P — числовой множитель. Способ не требует применения циркулярно. поляоизованного излучения и позволяет при высоком временном разрешении расширить спектральный диапазон работы. 1 ил, содержащий исследуемый атомный пар, приемник 3 ВУФ излучения, блок 4 регистрации.
Способ реализуется следующим образом.
tlap ориентированных атомов.помещают в предварительно откаченный объем 2 и облучают неполяризованным резонансным
ВУФ излучением or источника 1, которое после прохождения объема регистрируют приемником 3, соединенным с регистрирующим блоком 4, состоящим, например, из усилителя и самописца, Регистрируют интенсивности ВУФ излучения, попадающего на фотоприемник для трех следующих случаев: l1 — интенсивность в отсутствие исслеl693477 о )!«,Ч,)! 0;!:: 03 2 — И!.)1 8»НСИВНОС1 (; ДЛЯ С/)у ча=-), когда исследуемый пар находится в неОPИ8!- .;,.ИРОВВЛНHОM C(-CТОЯHИИ интенсив!-Ьз ть для,".лучая, когда исследуе!
bII I ПВР Н3ХОДИТСЯ В ОР!)!ЕНТАРОВВННОМ Сос Оянии. Давленле ))сследу8мОГО атомногО пава г)одбирают из условия . = г 3, а оптическук) тоЛЩИнУ T атомиагО паРа для
ВУФ излучения ог)ределя)от из соотноиенИЯ 1;= П()1/12), i !3 ocHQВании измеренных Величин ), !, )
И ) ОГ)РЕ/)ЕЛЯЮТ ИнтЕНСИВНОСтИ )о И (Р ИЗлу; --.ния, г)оглощенног:: ")арам атомов, на-ОДЯ ).! !) ) -)I C О П 1. Р n. !-,» .- В,,а Н «.) О В нео))к)ен (ивова . НО)»! и Ориенти!)Ован ном со стоя г! и я )::
)о =- I> - 1:; )р =!1 — )з.
3 зг-гем определяют искомую величин/ атомной Ориентации Р в соответствии с соОТ НОШВН !)! ЕМ, P =- -7 — - Arch (—.-- - ) !l — f+1), (11 ! 1р — )о . „,.
7 (1 о ! Де )р ИНТВНСИВЬОС1 Ь Изл!)чеН1/!Я, погЛОьценного г!аром.. находящимся В ориентироВанном состоянии, В
I,) ff.)-8 P C fл В Н Р Т Ь !) . Л )! Ч 8 Ч И )! !
))еь ноге паРОР!, I!3 " ОДЯ .i" -лм Я В н,()Р(ен1 uPQ3:3I-)ном f:QÃTG)IHÀ л, Ет., I» —,(. 1эф ) ициен Г поглощения В ))/» (.!) и")л i/
Ч"-. H .: 3ТОМ!)l м ПВРО(И); !
" длина Обла«.-ти, с«)дер)(»с)щей атомный п,г! у
Р =-./ — ))j+)о гэ/2 (2; „, 1)1)/" .,;, 1 !
») ) о) где Ii. и (— эле,Tpcff-)гыа у(ловь)=: моменп« ос»»ог!)-)Ого и возбу))ден)- а о состояния иссЛ с./- i i - f,h bQ 3 T i M O B
Г р и м е р. Сриентирсванные атомы
ВОДОi )QP3 ПС)ЛУЧВЮ!. ПР)4 (i30 fo/)MccogfлаЦИИ мола«ул .-)Вг циркулярно поляризова))ным излучен!Ием эксимеоного /),-» лаз(-.ра )„" длиной Волнь! 1!),. : Нм в Оеак(!)1и
«-! )-1г - - " " -- Г! + Й! (2 i
Реа«цию (2 Осу1цес Вляют в к овете с
ol !.!Вми N3 (! ;«! )!ля f 08,.1,", (") iö8 ":гя в ";!пол яр!лзации об)!330333!Gli(с.". атомов В()дорода м-"..!! ч" ньгм полем Земли Вол, ic)вие зффекк )О В 8т)» и О);), е ):) 3 ю . g fм 3 г р! и т н y f»! э )!P3f;. Ре(и(")Раци)0 ОРИВ! Н)Рован))ых )251/;i атомс В В од орс)да Ос)»(()ес . В/! )! ю1. Возде)/гс1вием на Ячей«Y p83oíÇ!-!счым В УФ-кзлi/÷8" -(ием - " )инОЙ Волны л, = 1216 Й, i -)-ри ю»ую )це,"о ВУ(), -M 3 ) Iizi)p .); )Я ис г)ол ьз)/)От Высокочастотную беээл;)ктродную водородную л»:мпу с окном из II-, a В качестве фо )-о)1:. .нем ника ис Г) Ол ь зу ют фотоум ножитеГ!ь - -" .)) ) -142, чувствительный к ВУ()>-изl)у! 1G "! Г Ф 1 ) 55 чению. Направление вектора ориентации спинов атомов, образующихся в реакции (2), совпадает с направлением распространения луча лазера. Поэтому в целях достижения максимальной чувствительности способа направление распространения ВУФ-излучения выбирают близким к направлению луча лазера. Концентрацию молекул НВг(!")наг) в кювете выбирают из условия образования в ре3«öèè (2) концентрации атомов водорода (Ин), достаточной для формирования огггически толстого слоя для регистрирующего BY ©-излучения, Так при энергии лазерного импульса Ец = 0,01 дж Выбирают Кнвг = )з -з =-Ь 10 см, г)ри этом концентрация об )азующихся атомов водорода )чн = 10 см, что 12 для кюветы длиной 2 см соответствует оптической толщине к:= 2, Интенсивности I>, lz и 1з определяют в следующих условиях . !1— лазер не работает ()чн = О), Iz — фотодиссоциацию молекул НВ2 осуществляют линейно поляризованным излучением лазера (Р = =0), )3 — фотодиссоциаци)0 мол8«ул HBr осуществляют циркулярно поляризованным излучением f азера (Р W О). В рассматриваемом случае регистрации атомов водорода числовой множитель в уравнении )„ !) P = 1, поэтому ориентацию атомов определяют по формуле )р — )о — д );:," ((! — 1) + 1 ) )о ! !ри атОм 11 =- 1 15 мВт; !2 = 0,157 мВт; )3 = =0,144 м Вт; I --- 2 см; K = 2; о =. 1,0 мВт; 1р = =0,013 мВт; Р = 0,2. Таким образом, техническое решение проще использованных ранее, так как не требует применения циркулярно поляризованного излучения и позволяет при высоком временном разрешении расширить спектральный диапазон измерений в ВУФ-облас.гь вплоть до Л= 1003, Способ Определения Ориентации спинов атомов -.ож81 быть использован при проведении физически). исследований, например.. при исследовании структуры атомов и механизмов химических реакций. Формула изОбретения Способ ог)ределения ориентации спинов атомов, Включающий поочередное rfpoпускание резонансного излучения через -.Вр атомов, находящихся в ориентированном и неориентированном состояниях, и реГистрацИЮ ИНт=:HCÈÂÍGÑTÅé )р И )о иэлу .ения, rfоглощенного паром атомов, находящимся соогветственнс в ориентированном и неориентированном состояниях, 0 т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упроьцения способа и расширения спект1693477 Составитель С. Иванов Техред М,Моргентал Корректор Э. Лончакова Редактор Н. Бобкова Заказ 4072 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитете по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рального диапазона измерений в коротковолновую сторону, пропускают через пар атомов неполяризованное вакуумное ультрафиолетовое излучение, а значение P ориентации спинов атомов определяют из 5 соотношения p= АгсЬ((1 -1)-Ц где k — коэффициент поглощения излучения атомным паром; (— длина области, содержащей атомный пар, 2)о+1 где jo, j — электрой е угло е моменты основного и возбужденного состояний исследуемых атомов.
