Способ измерения сил осцилляторов Советский патент 1987 года по МПК G01N21/31 

Изобретение относится к спектроскопии и может быть использовано для определения матричных элементов электронных переходов в атомах или молекулах, вероятностей переходов и сил осцилляторов .

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений сил осцилляторов переходов между возбужденными уровнями в ато- ;мах и молекулах.

На фиг. 1 показана схема электронных уровней; на фиг. 2 - схема установки для измерения сил осцилляторов электронных переходов между lзoзJбyждeнными уровнями 3/2 и 6 S i/2, 5/2 в атомах калия.

Схема электронных уровней содер - лонт основной уровень 1, нижний 2 и верхний 3 возбужденные уровни, кроме того, т) и -Jj,- частоты переходов между ними, V, - частота кванта мно- гомодового лазера.

Установка состоит ;из узкополос- ного лазера на рубине 4, нагреваемой кюветы 5 с парами калия, кюветы 6 с раствором красителя ДОТС в диметил- сульфоксиде, резонатора многомодово- го лазера на красителе образованного зеркалами 7, спектрального прибора 8 и измерителем 9 спектра (фотопленка)

Способ осзпцествляют след з/тощим образом.

Излучение узкополосного лазера на рубине с длиной волны 694,3 нм направляют на нагреваемую кювету 5 с парами калия и на раствор красителя ДОТС, создавая в нем инверсную населенность. В результате в резонаторе, образованном зеркалами 7, возникает многомодовая генерация. Кювета 5 с парами кйлия помещена внутрь резонатора широкополосного лазера, В ней одновременно присутствует излучение как узкополосного лазера на рубине,, так и многомодового лазера на красителе. Синхронизация излучения обоих лазеров достигается автоматически, поскольку излучение рубинового лазера одновременно используется для накачки лазера на красителе и для возбуждения двухфотонного поглощения. Спектр генерации многомодового лазера на красителе измеряется с помощью спектрографа 8 и фотопленки 9. Диапазон генерации лазера на красителе 740-775 нм совпадает с резонансными переходами в атомах калия

1(1

4 з/2 Они наблюдаются в спектр е как линии поглощения с длинами волн 769,90 и 766,49 нм. В случае генера- ции лазера на красителе обнаружено также поглощение, соответствующее двухфотонным переходам ,2 г/г 4 D на длинах волн 766,01 и 769,17 нм. По линиям резонансного

поглощения определяют силы осцилля- та резонансного перехода f. . По линиям двухфотонного поглощения при более высокой концентрации атомов калия определяют силы осцилляторов

следующих переходов:

г/2

4lp

4 Р 3/1 -

Точность определения сил осцил6 3,., , f 0,0154} ,,,, f 5,7-10-

ляторов 30% и определяется главным образом несовершенством нагреваемой кюветы с калием, не позволяющей получать постоянной хорошо контролируемой концентрации паров калия, и не- достаточной точностью фотографической регистрации спектров. Точность измерений может быть повышена по крайней мере до величины 1% при использовании более совершенной кюветы и фотоэлектрической регистрации спектра, например, с помощью опти- ч.еского многоканального анализатора. Быстродействие измерений сил осцилляторов определяется длительностью

импульса лазера на рубине и составляет величину 2-10 с, что в 10 раз быстрее, чем в известном способе.

Фо; мула изобретения

Способ измерения сил осцилляторов электронных переходов между возбужденными уровнями в атомах или молекулах зещества, включающий измерение интенсивности переходов, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности и быстродействия измерений, на вещество, помещенное

в резонатор многомодового лазера со спектральной областью генерации вблизи частоты электронного перехода с основного уровня на нижний из двух возбужденных уровней, одновременно воздействует излучением одно

модового лазера, измеряют полное поглощение в спектре генерации много- МОДО13ОГО лазера в области, соответ- ствующей двухфотонному переходу, а :

силу осциллятора рассчитывают по формуле

2J де А

1287( ALhm ,(V,-V) V,-f,i6 .

h m

11

-полное поглощение в спектре генерации многомодово- го лазера, отвечающее двух фотониоь у переходу;

-длииа резонатора многомо- дового лазера;

-постоянная Планка;

-масса электрона;

-диэлектрическая постоянная;

-частота поглощаемого фотона в спектре генерации многомодового лазера;

-частота перехода между основным уровнем и первьм возбужденным уровнем;

Составитель В. Рандошкин Редактор И, Шуяла Техред А.Кравчук КорректорЛ. Пилипенко

Заказ 3824/38 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раугаская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10

t5

20

1.ъ N

Гл

е

7 б 25

частота перехода между

возбужденными уровнями;

длина кюветы с-исследуемым

веществом;

концентрация исследуемого вещества;

энергия излучения одномо- дового лазера, прошедшая через единичную площадь исследуемого вещества за импульс генерации; заряд электрона;, сила осциллятора перехода между основным и первым возбужденным уровнями; числовая константа, зависящая от поляризации полей, направления их распределения, а также кратности вырождения начального, промежуточного и конечного уровней, выраженная через коэффициенты Клебша-Гор- дана.

в 9

Фие.2

Изобретение относится к области спектроскопии и может быть использовано для определения матричных элементов электронных переходов в атомах или мо- йекулах, вероятностей переходов и сил осцилляторов. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений. Способ измерения сил осцилляторов электронных переходов между возбужденными уровнями в атомах и молекулах реализуют для схемы электронных уровней, содержащей основной уровень 1, нижний 2 и верхний 3 возбужденные уровни, где -0,2, и - частоты переходов между ними, л), - частота кванта многомодового лазера.. При реализации способа излучение узкополосного лазера на рубине с длиной волны Л 694,3 нм направляют на раствор красителя, в результате чего в резонаторе широкополосного возникает многомодовая генерация. В этот резонатор помещают также кювету с исследуемым веществом, например парами калия. Синхронизация излучения обоих лазеров достигается автоматически. Резонансные переходы в атомах калия 4 S ,j , 3/1 блюдаются в спектре генерации лазера на красителе с 740-775 нм как линии поглощения с Д 769,90 нм и 766,49 нм. 2 ил. (Л со