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中国学术期刊文摘

原子分子物理学——Rb（5PJ）与He，N2的碰撞精细结构混合和猝灭

孟繁新

Published Jan 1, 2008• 0 citations
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Abstract

在气体样品池条件下，研究了Rb（5PJ）＋（He，N2）碰撞能量转移过程．用调频半导体激光器激发Rb原子至Rb（5P3，2）态，在不同的He或N2气压下，测量了直接5P3，2—5S1／2荧光和转移5P1／2→5S1／2荧光．对于Rb（5尸，）与He的碰撞，只发生精细结构转移（略去碰撞猝灭效应），电子态能量仅能转移为He原子的平动能．在与N2的碰撞中，向分子振转态的转移是重要的．

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在气体样品池条件下,研究了Rb（5PJ）＋（He,N2）碰撞能量转移过程。用调频半导体激光器激发Rb原子至Rb（5P3/2）态,在不同的He或N2气压下,测量了直接5P3/2→5S1/2荧光和转移5P1/2→5S1/2荧光。对于Rb（5PJ）与He的碰撞,只发生精细结构转移（略去碰撞猝灭效应）,电子态能量仅能转移为He原子的平动能。在与N2的碰撞中,向分子振转态的转移是重要的。本实验中,Rb的密度为4.5×10^11cm^-3,由辐射陷获理论得到5P1/2→5S1/2的有效辐射率为2.47×10^7s^-1。利用速率方程分析,可以得到碰撞转移速率系数,对于He,5P3/2→5S1/2转移速率系数k2H1e=2.61×10^-12cm^3·s^-1。对于N2,测量5PJ＋He和5PJ＋N2两种情况下直接荧光与敏化荧光的相对强度比,利用最小二乘法确定5P3/2→5S1/2转移速率系数k2N12=2.36×10^-11cm^3·s^-1,5PJ态猝灭速率系数kN2=1.44×10^-11cm^3·s^-1。由实验结果证实了Cs-N2主要是直线式碰撞传能机制,与其他实验结果进行了比较。

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在气体样品池条件下，研究了Rb（5PJ）＋（Ne、N2）碰撞能量转移过程。用调频半导体激光器激发Rb原子至Rb（5P3／2）态，在不同的Ne或N2气压下，测量了直接5P3/2→5S1／2荧光和转移5P1／2→5S1／2荧光。对于5PJ与Ne的碰撞，电子态能量仅能转移为Ne原子的平动能。在与N2的碰撞中，向分子振转态的转移是重要的。利用速率方程分析，可以得到碰撞转移速率系数，对于Ne，5P3／2→5S1／2转移速率系数为1．53×10^-12cm^3s^-1。对于N2，测量5PJ＋Ne和5PJ＋N2二种情况下荧光的相对强度比，利用最小二乘法确定5P3/2→5S1／2转移速率系数为1．05×10^-10cm^3s^-1，5PJ态猝灭速率系数为1．12×10^-10cm^3s^-1。与其他实验结果进行了比较。

Jiguang zazhi•Jan 1, 2007•0 citations

Cs（6PJ）＋（He，N2）碰撞精细结构转移和猝灭

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在气体样品池条件下，测量了6P3/2→6S1／2共振荧光和6P1/2→6S1/2转移荧光的相对强度，研究了Cs（6P3/2）＋（He，N2）碰撞能量转移过程．对于6P3／2与He的碰撞，电子态能量仅能转移为He原子的平动能．在与N2的碰撞中，电子态能量除了转移为N2分子的平动能之外，还要向分子振转态转移．利用速率方程分析，可以得到精细结构碰撞转移速率系数．

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Rb（5PJ）与He的碰撞精细结构混合和猝灭

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应用激光吸收和荧光方法，测量了Rb（5PJ）态与He原子碰撞的精细结构转移和碰撞猝灭截面．Rb原子被激光激发到5P3／2态，将与泵浦激光束反向平行的检测激光束调到5PJ→7S1/2的跃迁，测量5PJ激发态原子的密度及空间分布，由此计算了5PJ→5S的有效辐射率．在T=340K和He密度0．5×10^17〈N〈4×10^17cm^-3范围内测量了5P1/2→5S1/2发射的敏化荧光强度I795，量N/I795与N有抛物线型的关系，表明了5PJ的猝灭是由于与He原子的碰撞产生的，而不是由与Rb基态原子碰撞产生的．由最小二乘法确定的二次多项式的系数得到5P态与He碰撞精细结构转移截面σ3/2→1/2=（1．84±0．61）×10^-17cm^2，猝灭截面σD=（1．07±0．30）×10^-17cm^2．

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在气体样品池条件下，研究了Cs（6PJ）（Ne、N2）碰撞能量转移过程。用调频半导体激光器激发Cs原子至Cs（6PJ）态，在不简的Ne或N2气压下，直接测量了6P3/2→6S1/2荧光和转移6P1／2、6S1／2荧光。

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Rb＋（Ar，N2）混合蒸气中5P3／2能级有效辐射率的计算和测量

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计算和测量了Rb＋（Ar，N2）混合蒸气中Rb（5P3／2）共振能级的有效辐射率。使用单模半导体激光器（抽运激光）将Rb原子激发至5P3/2态，另一调谐到5P3/2→7S1/2的单模激光束（检测激光）与抽运光束反平行通过样品池，并在池的径向平行移动，通过检测激光束的吸收测定了激发态原子密度及其空间分布。由于辐射陷获存在，有效辐射率为自然辐射率与透射因子（发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率）的乘积。5P3／2原子密度及其空间分布结合5P3／2←5S1／2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子，从而得到了不同Ar或N2气压下，RbD2线的有效辐射率。对5P3/2-Ar系统，在不同气压下测得的D2线强度比值与有效辐射率计算值的比值相符。对于5P3/2-N2系统，研究了电子态向振动态的碰撞转移，得到了转移截面。

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在气体样品池条件下，研究了Rb（5PJ）＋（He，N2）碰撞能量转移过程．用调频半导体激光器激发Rb原子至Rb（5P3，2）态，在不同的He或N2气压下，测量了直接5P3，2—5S1／2荧光和转移5P1／2→5S1／2荧光．对于Rb（5尸，）与He的碰撞，只发生精细结构转移（略去碰撞猝灭效应），电子态能量仅能转移为He原子的平动能．在与N2的碰撞中，向分子振转态的转移是重要的．
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