高靈敏光譜技術(shù)在痕量檢測(cè)中的應(yīng)用

第1章 高靈敏光譜理論 1

1．1 原子光譜理論 1

1．1．1 引言 1

1．1．2 角動(dòng)量理論 3

1．1．3 氫原子和多電子原子的光譜 7

1．2 高靈敏度分子光譜理論 22

1．2．1 雙原子分子電子-振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜 23

1．2．2 雙原子分子電子態(tài)及其耦合 31

1．2．3 微擾和預(yù)解離動(dòng)力學(xué)理論 38

1．2．4 分子光譜結(jié)構(gòu)及分子常數(shù)的獲取 40

1．3 光譜強(qiáng)度及原子的超精細(xì)結(jié)構(gòu)和外場(chǎng)效應(yīng) 45

1．3．1 原子和分子的光譜躍遷 45

1．3．2 超精細(xì)結(jié)構(gòu) 53

1．3．3 塞曼效應(yīng)和斯塔克效應(yīng) 53

參考文獻(xiàn) 56

第2章 高靈敏激光光譜儀器 58

2．1 激光光源和器件 58

2．1．1 激光光源 59

2．1．2 激光器 60

2．1．3 激光的噪聲 62

2．2 激光光學(xué)元器件 64

2．2．1 光學(xué)材料 64

2．2．2 光學(xué)元件波長(zhǎng)特性和表面質(zhì)量 67

2．2．3 反射鏡 68

2．2．4 透鏡 73

2．3 光譜測(cè)量?jī)x器 80

2．3．1 干涉儀 81

2．3．2 光譜儀 87

參考文獻(xiàn) 94

第3章 瞬態(tài)雙原子分子光譜及其動(dòng)力學(xué) 96

3．1 自由基分子的高靈敏度激光光譜測(cè)量系統(tǒng) 97

3．1．1 瞬態(tài)分子的生成系統(tǒng) 97

3．1．2 速度和濃度調(diào)制光譜 99

3．1．3 光外差探測(cè)技術(shù) 100

3．1．4 光外差速度/濃度調(diào)制激光光譜技術(shù) 102

3．2 自由基分子的高靈敏度激光光譜分析 103

3．2．1 CS中性自由基分子光譜 103

3．2．2 CS+分子離子光譜 104

3．2．3 He2準(zhǔn)分子（范德瓦爾斯分子）光譜 113

3．3 CS的微擾動(dòng)力學(xué)研究 115

3．3．1 微擾光譜的分析 115

3．3．2 微擾光譜的哈密頓量 116

3．3．3 d3Δ態(tài)的微擾動(dòng)力學(xué) 118

3．4 He2分子光譜與預(yù)解離動(dòng)力學(xué)研究 123

3．4．1 He2分子研究背景 123

3．4．2 He2分子光譜結(jié)果和討論 123

3．4．3 He2分子預(yù)解離理論分析 126

參考文獻(xiàn) 127

第4章 瞬態(tài)雙原子分子的高精度量化計(jì)算 132

4．1 雙原子分子離子計(jì)算的基本原理 132

4．1．1 分子電子狀態(tài)構(gòu)造原理（?，S）、（J，J）耦合 132

4．1．2 雙原子分子的電子態(tài) 133

4．1．3 從頭計(jì)算方法簡(jiǎn)介 135

4．2 C-2的高精度光譜計(jì)算 137

4．2．1 C-2的從頭計(jì)算過程 137

4．2．2 C-2的計(jì)算結(jié)果與討論 139

4．3 CF-的理論計(jì)算 146

4．3．1 CF-的研究背景 146

4．3．2 CF-的從頭計(jì)算過程 147

4．3．3 CF-的計(jì)算結(jié)果與分析 149

4．4 BD+的激光冷卻理論研究 154

4．4．1 BD+的激光冷卻研究背景與意義 154

4．4．2 BD+的從頭計(jì)算過程 155

4．4．3 BD+的激光冷卻研究過程模擬與結(jié)果 156

參考文獻(xiàn) 162

第5章　基于多光程技術(shù)的高靈敏TDLAS技術(shù)及其應(yīng)用 168

5．1　TDLAS技術(shù)基本原理 168

5．1．1　Lambert-Beer定律 168

5．1．2　分子吸收線型與線寬 169

5．1．3　TDLAS測(cè)量技術(shù) 172

5．2　新型Herroitt多光程池的設(shè)計(jì) 175

5．2．1　Herriott型長(zhǎng)光程池設(shè)計(jì)理論 176

5．2．2　新型Herriott長(zhǎng)光程模擬 177

5．2．3　螺旋式Herroitt多光程池 180

5．3　基于F-P腔的腔鎖定吸收光譜技術(shù) 184

5．3．1　實(shí)驗(yàn)裝置 184

5．3．2　控制原理 186

5．3．3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 187

5．4　光外差-Herriott型多光程吸收光譜技術(shù) 190

5．4．1　光外差光譜原理 190

5．4．2　光外差-Herriott多光程吸收光譜裝置 191

5．4．3　結(jié)果分析與討論 192

5．5　高靈敏度的CO和CO2光譜研究 193

5．5．1　CO和CO2光譜研究的意義 193

5．5．2　實(shí)驗(yàn)裝置 194

5．5．3　CO的光譜測(cè)量與分析 196

5．5．4　基于雙譜線的CO和CO2濃度測(cè)量 200

參考文獻(xiàn) 204

第6章　發(fā)射光譜技術(shù)及其應(yīng)用 208

6．1　超聲分子束SO自由基放電光譜 208

6．1．1　超聲分子束光譜測(cè)量系統(tǒng) 208

6．1．2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論 209

6．2　基于LIBS光譜技術(shù)的合金痕量摻雜檢測(cè) 211

6．2．1　LIBS實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng) 211

6．2．2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 215

6．3　輻射光譜測(cè)溫應(yīng)用 219

6．3．1　黑體輻射測(cè)溫理論 220

6．3．2　輻射測(cè)溫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 222

6．3．3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 224

參考文獻(xiàn) 227

第7章　基于Mie散射光譜的可吸入顆粒物檢測(cè)儀 230

7．1　Mie散射的基本理論 231

7．2　消光法的數(shù)據(jù)處理方法 236

7．2．1　消光系數(shù)的計(jì)算過程 236

7．2．2　可吸入顆粒物濃度的計(jì)算 239

7．3　便攜式多光程池的可吸入顆粒物檢測(cè)裝置 239

7．3．1　多光程可吸入顆粒物測(cè)量裝置 239

7．3．2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 242

參考文獻(xiàn) 249