光外差磁旋转速度调制光谱对离子分子光谱地研究.pdfVIP

∞呻年9月 山东师大学报(自然科学版) SeP．猢 第垤誊摹3期 J伽m吐。f轴瞳-da电N呐_正u瑾婶州孙血h吐＆由帅∞) vd．15娲．3 1| 光外甍磁旋转速度，‘ 。 调制光谱对离子分子光谱怖研究磷 陈扬骏 蔡佩佩 毕志毅 榜晓华 王荣军 2马龙生 f串带挪蔼亦学誓腿·量子光学开披赛验室·∞呲·上海) 一_．，：1 1一。． 分子离鼍逃馐艘鞋牡分子铸理学硝学麴分予光请学燃精曝题．分子离子的毒命f鹾短、化 学活性彼强：尤其是并撤屠分子枣子(豫具有不辩对电子韵分子离子)，它们的生成浓度很低，因而 对它们的禳涓非常困难．分子离甬经常作髫中间产物存在于化学反应过程、等离子体放屯过程、燃 烧过程、化学气相沉积材辩市*备过程以及存在于星际空间和星际物质中，因此它们的光谱研究结果 成为许多相关学科研究的重要基础依据． 在实验室中大都采用等离子体放电的方法生成分子离子，但其浓度通常只是中性分子浓度的 lO-。一l时；其光谱线又会受到罱波段中性分子强光谱线的干扰，使得分子离子光谱的测童非常困 难，尤其是驳收谱朐溅量．1983年岛d砌蛆和s日ybuy【“等人提出速度调制光谱技术，它是采用气态 样品的交流辉光放电来产生被测离子，生成离子的漂移速度在交流电场作用下被周期地调糕，因此 其吸收谱线由于多普勒效应产生和放电额率_致的频率谰制．，通过同步检测可以获得分子离子的 光谱信号．由于中性分子不会受到电场力的作用，所以这种技术可以极大地抑制中性分子的光谱 线，对分子离子作选择性的测量，因而被认为是目前测量分子离子吸收光谱的重要技术．对分子离 子光谱的研究起了重要的推动作用． 目前普遍采用的各种速度调制光谱技术还无法完全消除激光光源引入的幅度涨落噪声和放电 引起的干扰噪声，使测量信噪比受到一定的限制．为此，我们发展了一种薪的速度调制光谱技朱：光 外差一磁旋转一速度调制光谱技术”o(D嘶蹦He脚咄m—Ma∞嘶c酗融6∞一、Ⅵ∞时蝴如n sp《咖∽阿，简称伽一MR—vMs)．实验方框图如(图一)所示．单模运行的染料激光器作为光源， 用谐振在4舳彻如的电光调解器(EoM)对激光束进行频率调制，产生除激光主频率咖外的正负边 频(％±4鲫删z)，再入射到速度调制样品池中．样品池为长加0nm，直径lornm的圆柱形石英璃管， 两端贴有光学窗片，在管内沿轴方向有一对圆筒形铜电极，用于对流动气体样品进行高频辉光放 电，放电频率为38K№，放电电流峰峰值为30DmA，由此生成被测离子，同时通过高频电场对分子离 子产生速度调制．当频率调制的激光光束通过吸收样品池后，入射到一个雪崩二极管和480MHz选 频前置放大器构成的探测器系统上，对激光主频和二个边频产生的480M也拍频进行检测，通过双 平衡混频器(DBM)在480唧z上解调．进而由锁相放大器在38KHz放电频率上进行检相，最终获得 0H—MR—vMs信号，送至计算机处理．激光幅度涨落噪声的频谱分布通常在lM№以下．因此采用 4∞蛐№的拍频检测，可以完全消除激光幅度涨落噪声的影响，达到散粒噪声的测量极限．选择 4∞蛐№调制频率可以与样品多普勒半线宽相匹配，以达到最佳检测信号的目的．整个样品池置于 一个纵向螺线管磁场线圈中，最高轴向直流磁场可达30mT．在样品池前后放置一对近正交的值振 器P2和P3，利用顺磁性分子的法拉第效应增强被检吸收光谱信号，达到对顺磁性分子的选择性测 。最蠢自茧琶；嚣!智!蔫尹与原子分于物理国家重点实验壹蠹‘。‘黜耳 92 一 生查：塑．查兰：塑!皇竺苎兰塑 ．． ． !!堕： 量以及洧赊吸收本底． 子的^2Ⅱu一域和飓oi分子的妒^lq产岛可见光波段转动谱带，萝获得相应的分子常数