Cs（6^2D5/2）与H2反应生成的CsH分子的转动和振动态分布

利用激光泵浦-探测技术,在样品池条件下,研究了Cs(6D5/2)态与H2反应生成的CsH分子基电子态的转动和振动的量子态分布。在Cs-H2混合蒸气中,脉冲激光双光子激发Cs(6D5/2)态,另一台调频脉冲激光器扫描CsHX1Σ+(v″,J″)→A1Σ+(v′,J′=J″±1)吸收线,发现CsH分子只有v″=0和1上的振动带上有布居而不布居在v″>1的振动带上。v″=0和1上的转动带分布呈现单峰结构,其峰值位于J″=6～8处,转动带分布轮廓与池温下的统计分布接近。转动Boltzmann温度分别为(458±20)K(对v″=1)和(447±18)K(对v″=0),得到的CsH分子的转动温度稍低于池温。从转动态分布得到v″=1与v″=0上布居数之比约为0.897,从而计算出CsH基电子态上的平均转动能<ER>和平均振动能<EV>,有效能减去平均振转能得到平均平动能<ET>。CsH分子3种能量的相对比值<fT>∶<fV>

Cs(8S-4F)-Ar,H_2的碰撞能量转移

利用脉冲激光器双光子激发Cs-H_2(或Ar)样品池中的Cs原子至8S态,研究了Cs(8S)+M→Cs(4F)+M,(M=H_2,Ar)碰撞能量转移和Cs(4F)+H2→CsH+H反应过程,建立了二能级模型的速率方程组.在不同的Ar密度下测量直接8S→6P与敏化4F→5D积分荧光强度比,得到8S→4F转移速率系数5.3×10^(-12)cm^3s^(-1)和4F态的猝灭速率系数4.4×10^(-13)cm^3s^(-1).用相同的方法测得Cs-H_2中8S→4F的转移速率系数为1.0×10^(-9)cm^3s^(-1),而4F态的猝灭速率系数1.3×10^(-10)cm^3s^(-1)比Cs-Ar中大得多,它是反应与非反应速率系数之和.利用实验数据确定非反应速率系数为8.3×10^(-11)cm^3s^(-1),得出Cs(4F)与H2的反应截面为(2.0±0.8)×10^(-16)cm^2.与已有的其它实验结果比较,Cs各激发态与H_2的反应活动性顺序为7P>4F>6D>8S.

H2诱导Cs（6DJ→Cs（7PJ′）碰撞转移截面

Cs蒸气置于十字交叉加热炉中,充入不同气压的H2,激光双光子激发Cs原子至6D3/2态,利用原子荧光光谱方法,研究了H2诱导6DJ→7PJ,的碰撞能量转移。测量不同氢气密度下直接6D3/2→6P3/2和敏化6D5/2→6P3/2,7P3/2→6S1/2和7P1/2→6S1/2的时间积分荧光强度,利用四粒子的速率方程分析,得到了6D3/2→7P3/2,6D3/2→7P1/2,6D5/2→7P3/2和6D5/2→7P1/2碰撞转移截面分别为(3.1±0.8)×10-16,(1.7±0.4)×10-16,(1.5±0.4)×10-16,(1.3±0.3)×10-16cm2。7PJ′态的猝灭截面分别为(2.5±0.6)×10-16cm2(对7P3/2)和(4.0±1.0)×10-16cm2(对7P1/2),它们主要是通过Cs(7PJ′)+H2→CsH+H反应产生的,而反应的相对活动性顺序为7P1/2>7P3/2。

Cs(7DJ)＋H2的反应与非反应碰撞转移截面的测定

利用激光泵浦-吸收技术,研究了在样品池中的Cs(7D_J)+H_2→CsH[X^1∑+(v″=0)]+H光化学反应过程。双光子激发Cs-H_2混合蒸气中Cs原子至7~2D态,荧光中除有泵浦能级发生的直接荧光外,还包含由精细结构碰撞转移产生的敏化荧光,CsH分子是由7D原子与H_2间的三体碰撞反应产生的。利用780 nm激光测量了CsH X^1∑+(v″=0→v″=21)吸收带。△Ⅰ′和△Ⅰ″分别表示泵浦7D_(3/2)和7D_(5/2)时的吸收光强。解速率方程组,得到7D_(3/2)→7D_(5/2)和7D_(5/2)→7D_(3/2)精细结构转移截面分别为(1.3±0.3)×10^(-14)和(9.8±2.0)×10^(-15)cm^2。从7D_J碰撞到7D以外态的截面分别为(4.0±1.0)×10^(-15)(对J=3/2)和(3.6+0.9)×10^(-15)cm^2(对J=5/2)。Cs(7D_J)+H_2→CsH+H的反应截面分别是(1.4±0.5)×10^(-16)(J=3/2)和(1.1±0.4)×10^(-16)cm^2(J=5/2),7D_(3/2)与H_2的反应活动性大于7D_(5/2)。

Cs(6D_(5/2))+H_2→CsH[X^1∑^+(v,J)]+H转动分辨总截面的测量

利用泵浦-检测方法,在样品池条件下,研究了Cs(6D_(5/2))与H_2反应碰撞传能过程.利用激光感应荧光(LIF)光谱技术,确定了CsH[X^1∑^+(v,J)]振转能级上的布居分布,转动态分布与热统计分布基本一致.Cs激发态原子密度由激光能量吸收得到.记录A^1∑^+(υ’,J+1)→X^1∑^+(υ,J)的时间分辨荧光,从荧光强度的对数值给出的直线斜率确定(υ’,J+1)→(υ,J)的自然辐射率,结合(υ,J)→(υ’,J+1)吸收系数的测量,得到反应生成物CsH[X^1∑^+(υ,J)]态的分子密度.由速率方程分析,给出反应截面σ(υ,J),对J求和,得到σ(υ)[10^(-16)cm^2单位]分别为(0.64±0.19)(υ=0)和(0.58±0.17)(υ=1).

Cs(6D_J)+(H_2,H_e)的反应与非反应碰撞能量转移

在样品池条件下,利用原子荧光光谱方法,测量了Cs(6DJ)与H2,He碰撞中的反应与非反应能量转移截面。利用脉冲激光886nm线双光子激发Cs(6S)到Cs(6D3/2)态,原子荧光中除含有6D3/2→6P的直接荧光外,还含有6D5/2→6P的转移荧光。利用三能级模型的速率方程分析,在不同的He和H2密度下,分别测量直接荧光与转移荧光的时间积分荧光强度比,得到了6D3/2与H2和He碰撞的精细结构转移截面分别为σ=(55±13)×10-16和(16±4)×10-16cm2,同时确定了6D5/2与H2和He的碰撞猝灭速率系数。6D5/2态与H2的碰撞猝灭速率系数比6D5/2与He的大,它是反应与非反应速率系数之和,利用实验数据确定非反应速率系数为6.3×10-10cm3.s-1,得到6D5/2与H2的反应截面为(2.0±0.8)×10-16cm2。利用不同H2(或He)密度下6D5/2→6P3/2时间积分荧光强度,得到6D3/2与H2反应截面为(4.0±1.6)×10-16cm2,6D3/2与H2反应的活性大于6D5/2。