Лазерная спектроскопия когерентного антистоксова рассеяния света молекулярных газов Смирнов, В.В.

Короткий опис

Смирнов, В.В.
Лазерная спектроскопия когерентного антистоксова рассеяния света молекулярных газов : диссертация ... доктора физико-математических наук : 01.04.04. - Москва, 1984. - 329 с. : ил.
Оглавление диссертациидоктор физико-математических наук Смирнов, В.В.
ВВЕДЕНИЕ.
1. Постановка задачи. Обзор литературы.
2. Содержание диссертационной работы и защищаемые положения.
ГЛАВА I. ТЕОРИЯ ПРОЦЕССА КАРС КАК МЕТОДА НЕЛИНЕЙНОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД.
§ 1.1. Взаимодействие электромагнитных волн в изотропной среде с кубичной нелинейной восприимчивостью. Мощность излучения КАРС.
§ 1.2. Тензор восприимчивости Х'А^О, ДЛЯ изотропной среды.
§ 1.3. Связь макроскопической кубичной нелинейной восприимчивости с параметрами среды. Классический и квантово-механический подходы.
§ 1.4. Правила отбора для процесса КАРС.
§ 1.5. Контур линии спектров КАРС комбинационноактивных резонансов.
§ 1.6. Насыщение комбинационно-активного перехода.
§ 1.7. О возможности внутридопплеровской спектроскопии комбинационных переходов.
§ 1.8. Возможности, достоинства и недостатки спектроскопии КАРС газов.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АППАРАТУРА ДЛЯ КАРС
СПЕКТРОСКОПИИ ГАЗОВ.
§ 2.1. Принципы построения схемы КАРС-спектрометра.
§ 2.2. Импульсный КАРС-спектрометр.
2.2.1. Система бигармонической лазерной накачки. 2 " Стр.
2.2.2. Оптическая схема.
2.2.3. Система регистрации и отображения данных.
§ 2.3. ИК-КАРС-спектрометр высокого спектрального разрешения.
2.3.1. Принцип работы ИК-КАРС-спектрометра.
2.3.2. Система лазерной бигармонической накачки.
2.3.3. Система спектрального контроля и калибровки.
2.3.4. Генератор ИК-излучения.
2.3.5. Система управления, сбора и обработки данных.
§ 2.4. Презиционный анализатор-измеритель длин волн лазерного излучения.
2.4.1. Принцип действия прибора и измерения длины волны излучения.
2.4.2. Конструкция анализатора-измерителя.
§ 2.5. Генератор узкополосного перестраиваемого
ИК-излучения.
2.5.1. Генерация разностной частоты как метод получения перестраиваемого инфракрасного излучения.
2.5.2. Выбор нелинейно-оптических кристаллов.
2.5.3. Генерация разностной частоты в кристалле
§ 2.6. Импульсный усилитель узкополосного перестраиваемого излучения на основе органических красителей. ЮС
- 3 - Стр.
ГЛАВА 3. КАРС-СПЕКТРОСКОПИЯ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ
МОЛЕКУЛ ТИПА СФЕРИЧЕСКОГО ВОЛЧКА СЩ.
СН4, в.'Н^ , вен^
§ 3.1. Эффективный модельный вращательный гамильтониан и структура вращательных уровней в изолированных полносимметричных колебательных состояниях. Форма КАРС-спектра Q -ветви.
§ 3.2. Неизолированность колебательного состояния в молекулах CD^, СН^, Si Н^, SeH^. Колебательно-вращательные взаимодействия и эффективный гамильтониан первого приближения для блока состояний
§ 3.3. Экспериментальные результаты и их обсуждение.
3.3.1. Вращательная структура КАРС-спектров Q -ветви и строение колебательного состояния o.t) в молекулах CJ)^, СН^
3.3.2. Вращательная структура КАРС-спектров Q0| -ветви и ИК-спектров Q^-ветви молекул
Si Н^ И GeHk
3.3.3. Вращательная структура КАРС-спектров
Q -ветвей колебания октаэдрических ъг с с bV(r молекул t Ъг
ГЛАВА 4. КАРС-СПЕКТРОСКОПИЯ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ КОНТУРА ЛИНИИ. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ ПОСТУПАТЕЛЬНОЙ, ВРАЩАТЕЛЬНОЙ и КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ РЕЛАКСАЦИЙ В ФОРМЕ КОНТУРА (} -ВЕТВИ ПРИ
ИЗМЕНЕНИИ ПЛОТНОСТИ ГАЗА
§ 4.1. Особенности поведения контура -ветви в спектрах КР колебательно-вращательных переходов при изменении плотности и их связь с релаксационными механизмами
- 4 - Стр.
4.1.1. Контур отдельной линии в разрешенных спектрах -ветви колебательно-вращательных переходов.
4.1.2. Особенности поведения контура Я -ветви в области плотностей, соответствующих перекрытию спектральных компонент. Спектральные проявления механизмов колебательной и вращательной релаксации. Определение сечений этих процессов.
§ 4.2. Экспериментальное исследование уширения отдельных линий в разрешенных спектрах С} -ветви молекул 3 2.
§ 4.3. Исследование контура -ветви линейных молекул N 2, Су-12(>)2), С2Н2(>)2) +
§ 4.4. Исследование контура -ветви колебания сферических волчков СН^, ^¡Н^.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ШУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И КИНЕТИКИ НАСЕЛЕННОСТЕЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ НЕРАВНОВЕСНЫХ
СОСТОЯНИЙ МОЛЕКУЛ МЕТОДОМ КАРС.
§ 5.1. Измерение температуры и спектроскопия возбужденных разрядом колебательно-вращательных состояний азота.
§ 5.2. Исследование кинетики колебательной функции распределения азота, возбужденного импульсным разрядом.
5.2.1. Экспериментальная установка.
5.2.2. Определение вращательной (поступательной) температуры газа в импульсном разряде.
5.2.3. Методика восстановления населенностей колебательных уровней. Колебательная кинетика ялптя. 5 - СтР
5.2.4. Численное моделирование V-V процесса.
Сравнение с экспериментом.
§ 5.3. Измерение константы скорости V- V обмена в азоте при бигармоническом возбуждении.
5.3.1. Методика эксперимента.
5.3.2. Численное моделирование V- V обмена и диффузии колебательно-возбужденных молекул. Сравнение с экспериментом.
§ 5.4. КАРС-спектроскопия колебательно-возбужденных в резонансном ИК-лазерном поле молекул SF^.
5.4.1. Исследование распределения населенностей колебательных состояний молекул SF
5.4.2. Измерение констант скоростей колебательной релаксации молекул SF^
ГЛАВА 6. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КАРС В ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧАХ ЛОКАЛЬНОГО, НЕВ03МУЩАЮЩЕГ0 ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОВЫХ
ПАРАМЕТРОВ.
§ 6.1. Диагностические возможности КАРС.
§ 6.2. Анализ КАРС-спектров Q -ветви азота для диагностики температуры и плотности.
§ 6.3. Измерение распределения плотности и температуры в сверхзвуковом потоке азота.
§ 6.4. Измерение температуры в потоке воздуха, нагретого электродуговым разрядом плазмотрона.
§ 6.5. Разработка и изготовление в СКВ ФП АН СССР опытного образца импульсного КАРС-спектрометра.