第31卷：第12期 2011年12月
谱学与光谱
分析
光
Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 31,No. 12, pp3180-3184
December, 2011
60386052cm-1附近CH低温吸收光谱研究高伟1.2.3，王贵师2.3，陈卫东*，张为俊2.3，高晓明1.2.3 1.中国科学院大气或分与光学重点实验室，安数合肥230031
2、中国科学院安散光学精密机械研究所大气光学研究中心，安散合肥230031 3.中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学研究室，安徽合肥230031 4.法国滨海大学大气物理与化学实验室，法国敦划尔克59140
摘要在CH吸收光谱测量中，特别是低温吸收光谱测量中，分子吸收谱线的准确性测量十分重要，尤其是将所得的测量参数运用到地球大气以及外星球的遥感探测和模拟。HITRAN数据库中CH给出的参数并不完整，同时还很不准确。为了对60386052cm*波段的CH低温吸收光谱进行测量，该文采用窄线宽的二极管激光器作为光源，结合自主设计的低温装置，测量了CH的低能级能量和转动量子数，并与 HITRAN2008进行了对比，同时模拟了线强随温度的变化。
关键词
可调谱半导体激光吸收光谱；低温谱线；谱线强度；低能级能量
中图分类号：0433.1
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)12-318005
工作中，我们采用直接样品冷却技术测量了CH，吸收谱线随温度的变化，同时给出了低温时线强值，低能级能量E和转动量子数J，并把所得的结果与HITRAN2008数据库进
随着全球环境变化和工业化的高速发展，环境污染造成的全球环境问题越来越突出，CH在全球环境变暖中的影响仅次于CO，成为了第二大温室气体"存在于地球大气中，并且在太阳系中，很多行星大气的主要成分都由甲烷完成。由于CH的吸收严重地影响着地球和外星球的大气。因此，在不同环境条件（例如：温度，压力)下，准确的测量CH吸收光谱参数，对地球、外星球大气的遥感探测和模拟有着重要的应用价值。如，地球大气层随着地球纬度的变化时，其最低温度可达到180K，对于其他外星球，例如土星的卫星铁坦，其平流层中最低可达到71K。然而CH光讲数据在低温条件情况下还远不能满足实际应用的需求，目前普遍使用的HITRAN2008(2数据库中CH的谱线参数并没有很好的给出，例如吸收跃迁的低能级能量E和转动量子数J为此我们使用可调请半导体激光直接分子吸收光谱技术(3]对 CH低温吸收光谱进行了测量。分子吸收光谱技术属于非接触式测量技术，具有受气体环境影响小，响应速度快和可靠性等优点，结合我们自主设计的低温装置，对6038～ 6052cm*"波段CH低温吸收光谱进行了连续的温度测量。目前主要有直接样品冷却，碰撞样品冷却等技术[+I0)，在本
收稿日期：2011-03-14，修订日期：2011-07-12
行了对比。
测量及分析原理
频率为v的单色光透过吸收介质时，一部分光强被介质吸收，由于气体分子对光谱吸收具有选择性，在没有饱和吸收的情况下，其透过的光强满足Beer-Lambert法则]
I(v) = Iαexp[-(v)LJ
(1)
其中I。和1分别为激光输人光强和透过光强，()为吸收系数，L为吸收样品的光学长度。其积分吸收可表示为
A=k(v)Ldy-PraS(T)L
(2)
其中P为总的压力，z为吸收系列的摩尔分数，S(T)为温度T时的线强，从面得到线强S(T)的计算公式
S(T)=PrL
(3)
不同温度下线强S(T)的依赖关系式可以表示为
Q(Texp[-E
S(T) = S(T)
QT)
K（）
(4)
其中，h是菩朗克常数，c是真空里的光逮，是玻尔兹受常
基金项目：中国科学院重大科研装备研制项目（YZ200818)资助
作者简介：高伟，1986年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生
e-mail,xmgao@aiofm.ac.cn
*通讯联系人
万方数据
e-mail; gwei06@163,com