第30卷，第7期 2010年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
OH自由基LIF光谱研究
李炯，邓伦华，牟宗帅，陈扬驳，杨晓华*
华东师范大学物理系精密光诺科学与技术国家重点实验室，上海200062
Vol.30,No.7:pp1738-1742
July，2010
摘要利用脉冲高压直流放电技术产生OH超声分子束，以纳秒染料激光二倍频输出(282nm)作为激发光源，通过LIF光谱测量方法，获得了OHA"Z+一X"I(1，0)带转动分辨激发荧光谱，并通过对谱线强度分布的分析和计算，得到X"Ⅱ态OH的转动温度为(30士1)K；通过对A*+一X"Ⅱ（1，1)带及（0，0)带跃迁的荧光衰减时间谱测量，拟合得出OH激发态A"+（=1)及X"Ⅱ（=0)的寿命分别为(637士6)和(675±13)ns。
关键词OH自由基；LIF光谱；转动温度；荧光寿命
中图分类号：0561
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2010)07-1738-05
用可调谱纳秒染料激光器作为光源进行LIF光谱实验研究。 1实验
OH自由基的研究是等离子体物理["]、天体物理[]、超
冷碰撞物理[、燃烧学、环境科学和化学等许多领域一个重要的研究课题。由于OH外层有未配对电子，因此化学活性很强，它作为最简单的极性氢化物分子，是目前研究极性分子的取向排列、分子Stark减速[以及冷化学反应(5.6]的候选分子之一。
另外，OH自由基的光谱诊断方法有多种，如共振吸收谱、激光诱导预分离荧光光谱（LIPF)、激光感应荧光光谐(laser induced fluorescence spectroscopy，LIF)(-9]等。其中 LIF光谱方法具有非常高的灵敏度，是光谱测量中最常用的基本方法之一，它的基本原理是用一定波长的激光束照射 OH使之共振吸收，由于激光的线宽很窄，因此可以把处于低电子态特定振转能级的OH激发到高电子态的振转能级上，处于高电子态振转能级上的OH自发辐射产生荧光，在与激光束垂直的方向上对荧光进行探测。对于不同的激发波长，产生的共振吸收以及与之对应的荧光辐射强度也不样，因此扫描激发波长，探测荧光强度随激光波长的变化，就可以获得相当于吸收谱的OH下态的转动分辨激发荧光谱。
OH自由基的寿命一般较短，由于磁撞产生猝灭，大气压下生成的OH寿命通常为纳秒量级()，为了减少和其他分子的碰撞，本文结合超声分子束（supersonicmolecular beam)技术，制备出低温低压处于基态的OH分子束，同时
收稿日期：2009-09-06，修订日期：2009-12-08 基金项目：国家自然科学基金项目(10574045)资助
作者简介：李焖，1983年生，华东师范大学物理系硕士研究生万方数据
OH自由基LIF光谱研究实验装置如图1所示，概括的讲，由超声分子束实验装置及纳秒染料激光系统组成，其中超声分子束实验装置部分在文献[11]中有介绍，本文不再赞述。实验中H;O十Ar混合气体源气压大小为2.6X10°Pa，根据室温下液态水的饱和蒸汽压，可知H;O/Ar的比例在 1%～2%之间。真空腔体内的静态真空为1.5X10-*Pa，进样时的动态真空为5.0X10-3Pa。纳秒染料激光系统的泵蒲光源采用Nd：YAG激光器，脉宽5ns，重复频率10Hz。染料激光器（染料采用Rd6G)输出的倍频光(波长282nm附近可调谐，线宽约0.08cm-1，脉冲能量为50mJ)经石英透镜案焦到腔内电极正下方OH分子束上。产生的荧光经过石英透镜收集并聚焦到单色仪（71SW755型)入射狭缝（单色仪起滤光片作用，滤去激光傲射)，由出射狭缝处光电倍增管(PMT)接收后输人到Boxcar信号平均器（stanfordresearch SR245/250型)进行采集处理。Boxcar对脉冲信号的采集与激光波长的扫描由计算机程序控制。
实验中脉冲电磁阀、脉冲放电高压、脉冲泵光源、荧光信号操测以及示波器监测（通过借助示波器对荧光信号进行实时监测)同步，由一个五通道的脉冲延时发生器控制各路的时序来实现，实验主要参数设置如表1所示。其中，放电时间的延时、Boxcar的延时和泵涌光源的延时是指相对于主通道脉冲阅而言。
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