SU1363030A1 - Method of determining absolute concentration of diamond moleculus in highly rarefied vapours - Google Patents

Method of determining absolute concentration of diamond moleculus in highly rarefied vapours Download PDF

Info

Publication number
SU1363030A1
SU1363030A1 SU864094956A SU4094956A SU1363030A1 SU 1363030 A1 SU1363030 A1 SU 1363030A1 SU 864094956 A SU864094956 A SU 864094956A SU 4094956 A SU4094956 A SU 4094956A SU 1363030 A1 SU1363030 A1 SU 1363030A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
concentration
laser
molecules
absolute
fluorescence
Prior art date
Application number
SU864094956A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рувин Симонович Фербер
Илмар Янович Пирагс
Original Assignee
Латвийский Государственный Университет Им.П.Стучки
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Латвийский Государственный Университет Им.П.Стучки filed Critical Латвийский Государственный Университет Им.П.Стучки
Priority to SU864094956A priority Critical patent/SU1363030A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1363030A1 publication Critical patent/SU1363030A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к спектроскопическим методам элементного анализа . Цель  вл етс  повышение точности и достоверности определени . Пары исследуемого вещества облучаютс  лазерным лучом со специально сформированным однородным распределением излучени . Одновременно измер етс  абсолютна  интенсивность и степень пол ризации лазерно-возбужденной флуоресценции . По степени пол ризации и диаметру лазерного луча определ ют коэффициент поглощени . По соотношению интенсивности флуоресценции и коэффициента поглощени  определ ют концентрацию двухатомных молекул. (Л со а 00This invention relates to spectroscopic elemental analysis methods. The goal is to increase the accuracy and reliability of the determination. The vapors of the test substance are irradiated with a laser beam with a specially formed uniform distribution of radiation. At the same time, the absolute intensity and the degree of polarization of the laser-excited fluorescence are measured. The absorption coefficient is determined by the degree of polarization and the diameter of the laser beam. The concentration of diatomic molecules is determined from the ratio of the fluorescence intensity to the absorption coefficient. (L co a 00

Description

Изобретение относитс  к спектроскопическим методам элементного анализа и может быть использовано дл  определени  концентрации двухатомных молекул в высокоразреженных парах.The invention relates to spectroscopic methods for elemental analysis and can be used to determine the concentration of diatomic molecules in highly dispersed pairs.

Цель изобретени  - повьпиение точности и достоверности определени  концентрации двухатомных молекул в высокоразреженных парах.The purpose of the invention is to show the accuracy and reliability of determining the concentration of diatomic molecules in highly spaced pairs.

Экспериментами и расчетами установлено , что дл  луча с однородным распределением мощности среднее времExperiments and calculations have established that for a beam with a uniform power distribution, the average time

Определ ют концентрацию к д атомных молекул кали . Насыщенные The concentration of k atomic molecules of potassium is determined. Saturated

Т релаксации при пролете молекул через луч может быть выражено через ди- 15 ры кали , нагретые до Т 470 К в аметр луча d, как t 0,5855d- m/2kT, где Т - температура паровj m - масса исследуемых молекул; k - посто нна  Больцмана. Измерение степени пол рипредварительно откачанной до давл не хуже 10 тор стекл нной  чейке флуоресценции облучают линейно пол ризованным излучением гелий-неоноT relaxation during the passage of molecules through the beam can be expressed in terms of potassium dips, heated to T 470 K per meter of beam d, as t 0.5855d-m / 2kT, where T is the vapor temperature j m is the mass of the molecules under study; k is the Boltzmann constant. Measurement of the degree of polarization of a glass fluorescence cell pumped to a pressure not worse than 10 torr is irradiated with linearly polarized radiation of helium-neonon

зации флуоресценции при лазерном 20 лазера типа ЛГ-38 мощностью около возбуждении позвол ет определить без- 50 мВт на длине волны 632,8 нм. Ла размерный параметр оптической накач- ки. Проведенные исследовани  показазерный луч расшир етс  в три раза с помощью рассеивающей линзы с фокусным рассто нием 0,9 м. Центральна  когда можно пренебречь столкновитель- 25 часть луча выдел етс  диафрагмой ди- ными процессами, параметр х оптичес- аметра d 4 мм, однородность распре- кой накачки равен произведению коэф- делеТ€ИЯ мощности при этом в пределахFluorescence measurements with a laser laser of the LG-38 type with a power near the excitation makes it possible to determine without-50 mW at a wavelength of 632.8 nm. La is the dimensional parameter of the optical pumping. Studies performed. The indicative beam is expanded three times with the help of a diffusing lens with a focal length of 0.9 meters. When the collisional part of the beam can be neglected, 25 diaphragm parts of the beam are diarrhea processes, the optical distribution parameter d 4 mm - which pumping is equal to the product of the power € € power factor in this case within

фйциента Во поглощени  (В - козффици- ент Эйнштейна; р - плотность мощности возбуждающего излучени ) на среднее врем  f пролета исследуемых молекул через лазерный луч. Следовательно, .именно одновременное определение среднего времени t пролета (из диаметра специально сформированного однородного в круговом поперечном сечении лазерного луча) и безразмерного параметра х (из измеренного значени  степени пол ризации флуоресценции) позвол ют рассчитать коэффициент поглощени , как Вр х/ с , с точностью, при которой погрешность определени  концентрации молекул будет в основном определ тьс ,погрешностью измерени  абсолютной интенсивности флуоресценции .of the absorption coefficient B (B is the Einstein coefficient; p is the power density of the exciting radiation) for the average time f of the molecules under study through the laser beam. Consequently, the simultaneous determination of the mean time t of the span (from the diameter of the specially formed uniform laser beam in the circular cross section) and the dimensionless parameter x (from the measured value of the degree of polarization of fluorescence) allows us to calculate the absorption coefficient as BP x / s, with an accuracy in which the error in determining the concentration of molecules will be mainly determined by the error in measuring the absolute fluorescence intensity.

Способ применим дл  определени  концентрации двухатомных молекул в Высокоразреженных парах, доступныхThe method is applicable for determining the concentration of diatomic molecules in highly spaced pairs available

дл  исследовани  методом лазерно.воз- 50 возбуждающему лучу и к его световому .бужденной флуоресценции в услови х, вектору Е с помощью монохроматора когда 1езначительна роль столкнови- типа ДФС-12 (обратна  дисперси  тельных эффектов в зоне действи  ла- 0,5 нм/мм, ширина входной и выходнойfor research using the laser-induced excitation beam and to its luminous excited fluorescence under conditions of vector E using a monochromator when the minor role of collision type DFS-12 (inverse to dispersive effects in the area of 0.5 nm / mm, width input and output

щели 1,2 мм). При этом возбуждающий.slit 1.2 mm). At the same time exciting.

зерного луча (например, Na-, Кgrain beam (for example, Na-, K

2 22 2

Те,Those,

2 2

NaK, Se и др.). Способ эксперимен- 55 луч параллелен входной щели и вс  тально -проверен на молекулах К и Na зона флуоресценции проходит через б насьпценных парах соответствующих элементов. Зависимость степени пол ризации от параметра х оптической нащель . Флуоресценци  регистрируетс  с помощью фотоумножител  ФЭУ-79 в режиме счета, фотонов. Степень пол ризацииNaK, Se, etc.). The method is experi- mentally parallel to the entrance slit and tested on K and Na molecules. The fluorescence zone passes through the end pairs of the corresponding elements. The dependence of the degree of polarization on the parameter x optical slit. Fluorescence is recorded using a PMT-79 photomultiplier in the counting mode, photons. Degree of polarization

качки измер лась также дл  молекул Те и NaK. Диапазон концентраций исследуемых молекул составл ет примерноpitching was also measured for Te and NaK molecules. The concentration range of the studied molecules is approximately

Я 13I am 13

10-10 . Он определ етс  чувствительностью регистрации флуоресценции (нижн   граница) и столкновени ми , вызывающими разрушение оптической накачки, и уменьшение х до X 1 (верхн   граница).10-10. It is determined by the sensitivity of the detection of fluorescence (lower limit) and collisions that cause the destruction of optical pumping, and the reduction of x to X 1 (upper limit).

Способ осуществл ют следующим бб- разом.The method is carried out as follows.

Определ ют концентрацию к двухатомных молекул кали . Насыщенные пары кали , нагретые до Т 470 К в The concentration of diatomic potassium molecules is determined. Saturated potassium vapor heated to T 470 K in

ры кали , нагретые до Т 470 К в potassium fry heated to T 470 K in

предварительно откачанной до давлени  не хуже 10 тор стекл нной  чейке флуоресценции облучают линейно пол ризованным излучением гелий-неоновогоa fluorescence glass cell pre-evacuated to a pressure not worse than 10 Torr is irradiated with linearly polarized radiation of helium-neon

10%. При этом среднее значение времени релаксации при пролете через луч составл ет о 7,4010 с. Диаметр диафрагмы целесообразно выбирать в пределах от 1 до 5 мм, так как дл  очень малых диаметров существенен дифракционньй фон, а с увеличением диаметра падает плотность мощности возбуждени .ten%. The average value of the relaxation time during the passage through the beam is about 7.4010 s. The diameter of the diaphragm should be chosen in the range from 1 to 5 mm, since for very small diameters the diffraction background is significant, and with increasing diameter the excitation power density decreases.

Возбужденна  лазером флуоресценци51Laser excited fluorescence

в цикле (X ri V 1, l 73)- 40 - (в Пи, v 8, l 73)-(, V 9, l 73), где в Пи - символы электронных термов основного И возбужденного состо ний,in the cycle (X ri V 1, l 73) - 40 - (in Pi, v 8, l 73) - (, V 9, l 73), where in Pi are symbols of the electronic terms of the ground and excited state,

v и V - колебательные квантовыеv and V - oscillatory quantum

числа;numbers;

-г т- -r t-

I и I - вращательные квантовыеI and I - rotational quantum

числа основного и возбужденного состо ний,the number of ground and excited states

регистрируетс  под пр мым углом кrecorded at right angles to

Те,Those,

2 2

н- Na х л  налуч параллелен входной щели и вс  зона флуоресценции проходит через n-Na xl beam parallel to the entrance slit and the entire fluorescence zone passes through

щель. Флуоресценци  регистрируетс  с помощью фотоумножител  ФЭУ-79 в режиме счета, фотонов. Степень пол ризацииthe gap. Fluorescence is recorded using a PMT-79 photomultiplier in the counting mode, photons. Degree of polarization

измер етс  попеременным автоматическим переключением помещенного перед входной щелью анализатора в положени , когда пропускаютс  компоненты Imeasured by alternating automatic switching of the analyzer placed in front of the entrance slit to the position where components I are passed

1|, либо1 |, or

j, интенсивности флуоресценции , пол ризованные соответственно паралдельно либо перпендикул рно вектору Е возбуждающего света, синКонцентраци  молекул К на колеб тельно-вращательном уровне, с котор го идет поглощение лазерного луча, рассчитываетс , как п,, 1 /Boxj, the fluorescence intensity, polarized respectively parallel or perpendicular to the vector E of the exciting light, the syn-concentration of K molecules at the vibrational-rotational level from which the laser beam is absorbed, is calculated as n ,, 1 / Box

хронно переключаютс  счетчики одно- ю х , где 1 - абсолютна one-time counters are switched chronically, where 1 is absolute

электронных импульсов, производ щие накопление по двум каналам с периодом измерени  в одном положении, равнь№1 1с. Суммарное врем  счета составл ло 100 с в каждом канале. Измеренное значение степени пол ризации Р (1„ - (l,, + 1д.) 0,4174, которое , соответствует параметру оптической накачки, равному х 1,138. Значени  х, полученные дл  различных температур Т, позвол ют провести экстрапол цию к услови м дл  высокоразреженных паров, когда отсутствует столкновительна  релаксаци  в зоне действи  возбуждающего луча. В этих услови х получено значение х 0,768.electronic pulses that accumulate in two channels with a measurement period in one position, equal to 1 1 s. The total counting time was 100 seconds in each channel. The measured value of the degree of polarization P (1 "- (l ,, + 1e.) 0.4174, which corresponds to the optical pumping parameter equal to x1.138. The values obtained for different temperatures T allow extrapolation to the conditions for highly dispersed vapor, when there is no collisional relaxation in the zone of action of the exciting beam. In these conditions, a value of x 0.768 is obtained.

II

Определенное из диаметра луча врем  Г релаксации и значение параметраThe relaxation time T and the value of the parameter determined from the beam diameter

интенсивность флуоресценции, Во - коэффициент поглощени ; h - посто нна  Планка. Дл  описываемого примера n,-j 2, . Переход к обще 15 концентрации молекул .У-2 осуществл етс  дл  больцмановского распределени  по колебательно-вращательным уровн м при заданной температуре В результате определ емое значение концентрации составл ет (9 ±fluorescence intensity, B o - absorption coefficient; h is Planck's constant. For the example being described, n, -j 2,. The transition to a total of 15 molecular concentration. U-2 is carried out for the Boltzmann distribution over the vibrational-rotational levels at a given temperature. As a result, the determined value of the concentration is (9 ±

2020

+ 3) Ш см з+ 3) W cm h

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula 25 Способ определени  абсолютной кон центрации двухатомных молекул в высо коразреженных парах, включающий их облучение лазерным излучением, измерение абсолютной интенсивности возX позвол ют рассчитывать коэффициент зо бужденной лазером флуоресценции двух - атомных молекул, расчет коэффициента25 The method for determining the absolute concentration of diatomic molecules in high-density pairs, including their laser irradiation, measuring the absolute intensity of air, allows calculating the coefficient of laser-induced fluorescence of two-atomic molecules, calculating the coefficient поглощени  Вр 1,04-10 с с относительной погрешностью не хуже 10%. Абсолютна  интенсивность флуоресценции измер етс  сравнением с эталонной ленточной лампой СИ-10-300, излучение которой ослабл лось градуированными фильтрами более чем в 10 раз. Дл  расчета концентрации молекул К, на ЭКВ уровне (ХТ, v , и -,л -3BP absorption of 1.04–10 s with a relative error no worse than 10%. The absolute fluorescence intensity is measured by comparing with the SI-10-300 reference ribbon lamp, the radiation of which was attenuated by more than 10 times graduated filters. To calculate the concentration of K molecules, at the EKV level (CT, v, and -, l -3 3535 поглощени , определение концентрации двухатомных молекул по соотношению абсолютной интенсивности и коэффициента поглощени , отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности и достоверности определени , формируют однородное распределение излучени  по круговому поперечномуabsorption, determination of the concentration of diatomic molecules by the ratio of the absolute intensity and the absorption coefficient, characterized in that, in order to increase the accuracy and reliability of the determination, they form a uniform distribution of radiation over the circular transverse 1,1 73), с которого идет погло- сечению лазерного луча, определ ют1.1 73), from which the laser beam is absorbed, determine степень пол ризации возбужденной лазером флуоресценции, а коэффициент поглощени  рассчитывают по степени пол ризации и диаметру кругового поперечного сечени  лазерного излучени .the degree of polarization of the laser-excited fluorescence, and the absorption coefficient are calculated from the degree of polarization and the diameter of the circular cross-section of the laser radiation. щение лазерного луча, использовались следующие радиационные посто нные: врем  спонтанного распада ,6нс, коэффициент Эйнштейна перехода флуоресценции (В Пи, V 8., I 73)-laser radiation, the following radiation constants were used: spontaneous decay time, 6 ns, Einstein transition coefficient of fluorescence (Pi, V 8., I 73) - Составитель В.Дорофеев Редактор А.Ревин Техред М.Ходанич Корректор В.Гирн кCompiled by V.Dorofeev Editor A.Revin Tehred M.Hodanich Proofreader V.Girn to Заказ 6396/32 Тираж 776.ПодписноеOrder 6396/32 Circulation 776.Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 - (X Z;, V 9, I/ 73), на часс , равный А, - (X Z ;, V 9, I / 73), for an hour equal to A, тоте л1, 4,529 10 3,03-10 с14 ,,-1Tote L1, 4.529 10 3.03-10 s14 ,, - 1 Концентраци  молекул К на колебательно-вращательном уровне, с которого идет поглощение лазерного луча, рассчитываетс , как п,, 1 /BoxThe concentration of K molecules at the vibrational-rotational level from which the laser beam is absorbed is calculated as n ,, 1 / Box х , где 1 - абсолютна x, where 1 is absolute х , где 1 - абсолютна x, where 1 is absolute интенсивность флуоресценции, Во - коэффициент поглощени ; h - посто нна  Планка. Дл  описываемого примера n,-j 2, . Переход к общей концентрации молекул .У-2 осуществл етс  дл  больцмановского распределени  по колебательно-вращательным уровн м при заданной температуре. В результате определ емое значение концентрации составл ет (9 ±fluorescence intensity, B o - absorption coefficient; h is Planck's constant. For the example being described, n, -j 2,. The transition to the total concentration of molecules. U-2 is carried out for the Boltzmann distribution over the vibrational-rotational levels at a given temperature. As a result, the determined concentration value is (9 ± + 3) Ш см з+ 3) W cm h Формула изобретени Invention Formula Способ определени  абсолютной концентрации двухатомных молекул в высокоразреженных парах, включающий их облучение лазерным излучением, измерение абсолютной интенсивности воз35The method for determining the absolute concentration of diatomic molecules in highly dispersed pairs, including their laser irradiation, measurement of the absolute intensity of air поглощени , определение концентрации двухатомных молекул по соотношению абсолютной интенсивности и коэффициента поглощени , отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности и достоверности определени , формируют однородное распределение излучени  по круговому поперечномуabsorption, determination of the concentration of diatomic molecules by the ratio of the absolute intensity and the absorption coefficient, characterized in that, in order to increase the accuracy and reliability of the determination, they form a uniform distribution of radiation over the circular transverse степень пол ризации возбужденной лазером флуоресценции, а коэффициент поглощени  рассчитывают по степени пол ризации и диаметру кругового поперечного сечени  лазерного излучени .the degree of polarization of the laser-excited fluorescence, and the absorption coefficient are calculated from the degree of polarization and the diameter of the circular cross-section of the laser radiation.
SU864094956A 1986-05-26 1986-05-26 Method of determining absolute concentration of diamond moleculus in highly rarefied vapours SU1363030A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864094956A SU1363030A1 (en) 1986-05-26 1986-05-26 Method of determining absolute concentration of diamond moleculus in highly rarefied vapours

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864094956A SU1363030A1 (en) 1986-05-26 1986-05-26 Method of determining absolute concentration of diamond moleculus in highly rarefied vapours

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1363030A1 true SU1363030A1 (en) 1987-12-30

Family

ID=21248011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864094956A SU1363030A1 (en) 1986-05-26 1986-05-26 Method of determining absolute concentration of diamond moleculus in highly rarefied vapours

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1363030A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Vu Т.Н., Koch М.Е., Stwal- . ley W.C. Determination of the absolute concentration of Na by laser induced fluorescence with photon counting.- High Temperature Science, 1982, V. 15, p. 311-319. Несме нов A.Д. Давление пара химических элементов. М.: АН СССР, 1961, с. 395. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bass et al. The ultraviolet cross-sections of ozone: I. The measurements
Frost et al. Energy and structure of the transition states in the reaction OH+ CO→ H+ CO 2
EP0231470B1 (en) Method of and apparatus for determination of trace constituents by simultaneous measurement of photoluminescence and photoacoustic signal
US5715053A (en) Method for determining the concentration of atomic species in gases and solids
Schmidt et al. Collision-Induced Radiative Transitions b1. SIGMA. g+. fwdarw. a1. DELTA. g, b1. SIGMA. g+. fwdarw. X3. SIGMA. g-, and a1. DELTA. g. fwdarw. X3. SIGMA. g-of O2
Callear et al. Fluorescence of nitric oxide. Part 6.—Predissociation and cascade quenching in NO D 2 Σ+(v= 0) and NO C 2 Π (v= 0), and the oscillator strengths of the ε (0, 0) and δ (0, 0) bands
Mercier et al. Cavity ring-down measurements of OH radical in atmospheric premixed and diffusion flames.: A comparison with laser-induced fluorescence and direct laser absorption
Hamaguchi et al. Determination of derivatives of the polarizability anisotropy in diatomic molecules: II. The hydrogen and nitrogen molecules
SU1363030A1 (en) Method of determining absolute concentration of diamond moleculus in highly rarefied vapours
Davidson et al. High temperature absorption coefficients of O2, NH3, and H2O for broadband ArF excimer laser radiation
Lachish et al. Tunable diode laser based spectroscopic system for ammonia detection in human respiration
Okuno et al. Development of in-situ gas analyzer for hydrogen isotopes in fusion fuel gas processing
US4066904A (en) Method of measurement of the concentration of a substance contained in a gas and devices for carrying out said method
Rawlins et al. Optical diagnostics and kinetics of discharge-initiated oxygen-iodine energy transfer
Battles et al. Quantitative planar laser-induced fluorescence imaging of radical species in high pressure flames
Li et al. Calibration-free quantitative analysis of D/H isotopes with a fs-laser filament
Kreutner et al. Comparison of spontaneous Raman and CARS measurements in a laminar flame at atmospheric pressure
Margoshes et al. Emission spectrometry
US4402606A (en) Optogalvanic intracavity quantitative detector and method for its use
Martin Reciprocity between emission and absorption for rare earth ions in glass
Kincaid et al. Raman cross‐section determination by direct stimulated Raman gain measurements
US4728189A (en) Atomic absorption spectrophotometer
RU2626389C1 (en) Method for optical determination of component, mainly hydrogen sulfide, and its concentration in gas flow
Macfarlane et al. Self‐reversal in the exciton phosphorescence of 1, 4‐dibromonaphthalene
RU2181197C1 (en) Procedure determining concentration of molecular iodine in gases