NO_分子内能传递和弛豫过程的光声和荧光光谱探测.docVIP

------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— NO_2分子内能传递和弛豫过程的光声和荧光光谱探测 第３第３期 光谱学与光谱分析１卷，　 年２０１１３月 ＳｅｃｔｒｏｓｃｏａｎｄＳｅｃｔｒａｌＡｎａｌｓｉｓ ｐｐｙｐｙ　７４２Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．３，７４５－ｐｐ ，Ｍａｒｃｈ２０１１　 ＮＯ２分子内能传递和弛豫过程的光声和荧光光谱探测 张贵银，马金英，靳一东 华北电力大学数理系，河北保定　０７１００３ 摘　要　将荧光光谱和光声光谱两种互补的探测技术结合起来，从辐射和无辐射跃迁两个方面，分析了５３２Ｏｎｍ激光作用下，ＮＯ２分子的激发和弛豫过程。发现Ｎ２分子在激光作用下，将跃迁至第一激发电子态，当 样品气压较低时，受激ＮＯ可通过快速的内能转移过程实现在几个振转能级的再布居；２分子除辐射荧光外，随样品气压的升高，分子间碰撞加剧，受激ＮＯ实现在多个振转能级的再布居。激２分子通过分子间的碰撞，光布居能级的荧光辐射效率随样品气压的升高逐渐降低，而长波区域的荧光辐射及光声信号强度逐渐增强，说明在高样品气压条件下，受激ＮＯ２分子的弛豫过程除辐射荧光外，还存在很强的碰撞弛豫过程，在碰撞弛豫过程中受激ＮＯ２分子将振动能转化为热运动的平动能，引起温度升高而产生很强的声信号。关键词　分子光谱；荧光光谱；光声光谱；ＮＯ２分子；弛豫 ：／（）中图分类号：．ｉｓｓｎ．１０００Ｏ４３３．４　　文献标识码：Ａ ＤＯＩ１０．３９６４０５９３２０１１０３０７４２０４－－－ｊ 考虑到不同条件下荧光发射谱结构的区别与受激分子的 引　言 　　ＮＯ２作为最简单的三原子分子之一，一直被作为模型分 子用于研究单分子反应动力学、分子内振动再分布和振动耦 １］ ，在环境科学和分子物理学中起着重要作用，长合等过程［ 能量转移及弛豫过程密切相关，本文将荧光光谱和光声光谱两种互补的探测技术结合起来，对??３２ｎｍ激光作用下，受激ＮＯ２分子的能量转移和弛豫过程进行了实验研究，分析了不同样品气压条件下荧光发射谱的产生机理，对荧光发射和光声信号强度随样品气压的变化进行了理论解释，所得结论有助于对多原子分子复杂光谱结构的深入理解。 期以来一直受到光谱学和化学工作者的广泛关注。研究结果 ２　 显示，由于ＮＯ２分子基电子态和激发态ＡＢ２势能面之间存 在交叉，基电子态和激发电子态存在很强的相互作用，这种相互作用改变了基电子态的能级特性，使得ＮＯ２分子在整个可见光区都有较强吸收，吸收谱呈现有很强的连续背底， ２　 产生于ＮＯ二激发电子态及２分子由基电子态ＸＡ１向第一、］２７－ 。受激分子在密基电子态密集的高振转能级的受激吸收［ １　实验装 置 ｄ∶ＹＡＧ（ＦｒａｎｃｅＱｕａｎｔｅｌ　　实验装置如图１所示，皮秒Ｎ　 ）激光器的二倍频输出波长５９００３２ｎｍ为激发源，激光脉宽 集的激发能级之间的再布居，使不同条件下的荧光发射谱结 ］８１０－，荧光辐射随时间呈现单、双指数衰减构存在很大区别［ ］［，０］１１１４－ 。Ｄ的特征［研究了超声射流条件下，ＮＯｅｌｏｎ小组９１２　　 分子基电子态Ｘ２Ａ１与激发电子态Ａ２Ｂ２能级交叉区域内的 激光诱导荧光光谱，发现在１００００～１７６００ｃｍ－１能量区间，　　 　　随能量提高，Ｘ２Ａ１和Ａ２Ｂ２电子态振动能级的相互作用增 强；在１６５００ｃｍ－１能量区域之上，相互作用导致混沌现象的　发生，且存在较强的能级排斥作用。但由于在存在相互作用的能量区域，ＮＯ２分子的光谱结构异常复杂，对其光谱结构的分析及光谱产生的机理，不同的研究结果差别很大，因此对其光谱的研究仍需很多工作。 ，修订日期：２０１００２２２２０１００５２６　收稿日期：－－－－）资基金项目：国家自然科学基金项目（ ：１９６５年生，华北电力大学数理系教授　　ｅａｉｌｚｈａｎ６５＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ　作者简介：张贵银，女，－ｍｇｙｇ Ｆｉ．１　Ｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕ　ｇｐｐ 第３期 　　光谱学与光谱分析，重复频率１，单脉冲能量～２ｍ。激光经反射镜３５Ｐｓ０ＨｚＪ 从反应室顶部入射，整个反应室置于扩散泵上，系统正