Плотность - падающее излучение
Cтраница 2
Доплеровское уширение существенно во всех обычно используемых в атомной абсорбции атомизаторах, но его влияние на контур коэффициента поглощения не всегда приводит к функции Фойгта, описывающей контур при равновесных условиях с низкой плотностью падающего излучения. Доля возбужденных атомов будет больше в подмножестве доплеров-ских скоростей с длиной волны Я0, расположенной ближе к длине волны лазерного пучка X, чем в подмножестве доплеров-ских скоростей, у которого длина волны удалена от длины волны лазерного пучка. По формуле ( 37) можно найти коэффициент поглощения каждого подмножества, за исключением тех случаев, когда столкновения изменяют скорость возбужденного атома, вызывая его перескок из одного доплеровского подмножества в другое. Если возбужденный атом не тушится ( не переводится на нижний уровень со снятием возбуждения) столкновением, то такое столкновение дает дополнительный механизм, увеличивающий долю возбужденных атомов в подмножествах доплеровских скоростей с резонансными длинами волн, которые не всегда близки к длине волны лазера. Доля возбужденных атомов в далеко отодвинутом подмножестве доплеровских скоростей становится больше, чем без таких меняющих скорость столкновений, и тогда коэффициент поглощения, предсказываемый формулой ( 37), для этого подмножества становится слишком большим. [16]
В случае сферической индикатрисы рассеяния т д ( М), как функционал точки М, может быть вынесена из-под знака интеграла, а первый интеграл в правой части представлен, согласно (19.61), через плотность падающего излучения. [17]
Указанные выше виды излучения являются линейными функциями падающего излучения. Под плотностью падающего излучения Еп понимается излучение, падающее на рассматриваемую поверхность извне и представляющее функционал оптико-геометрического и теплового состояния окружающей среды. [18]
Из формулы ( 35) следует, что для падающего излучения любой постоянной плотности коэффициент поглощения пропорционален общей концентрации поглощающих атомов. Однако, когда плотность падающего излучения существенно уменьшается в результате поглощения при прохождении пучка через образец, Е ( К) уменьшается с уменьшением величины х, и линейная зависимость, предполагаемая формулой ( 35), более не соблюдается. [19]
Плотности падающего излучения, необходимые для перевода существенной части населенности на верхний энергетический уровень за счет поглощения двух фотонов, намного выше, чем при однофотонном поглощении. Тем не менее такие плотности падающего излучения довольно легко получить с помощью импульсных лазеров на красителях, а также с помощью фокусированных пучков непрерывных лазеров. Требуемая плотность падающего излучения снижается, или, что одно и то же, скорость возбуждения повышается, когда промежуточные энергетические уровни расположены так, что их энергии относительно нижнего уровня близки к энергии одного из фотонов. [20]
Полученные выражения (2.55) и (2.56) позволяет сделать несколько важных заключений. Видно, что энергетический выход люминесценции не зависит от плотности падающего излучения и. В случае, когда все Tij О, энергетический выход принимает значение 7эн 1 - Очевидно, что при полном отсутствии неоптических переходов энергия оптической накачки не может превращаться в тепловую. [21]
Использование лазеров в качестве источников возбуждения имеет то важное следствие, что обычное уравнение переноса фотонов ( закон Бера) строго справедливо в пределах нулевого потока падающего света и поэтому оно точно выполняется лишь для малоинтенсивных источников света. В этом случае сигнал флуоресценции уже больше не будет пропорционален плотности падающего излучения источника и достигает своего предельного значения, определяемого свойствами атомной системы. [22]
Более того, рассматривая ширину полосы генерации лазера ( 0 002нм) и длину резонатора лазера, можно рассчитать, оценив ширину линии поглощения свинца равной 0 0006 нм, что она соответствует приблизительно шести расстояниям между модами, имея всего около 20 продольных мод. Поскольку сила осциллятора этих мод значительно изменяется от импульса к импульсу и некоторые могут даже исчезнуть, это вызывает значительное изменение плотности падающего излучения по всей ширине полосы поглощения. [23]
 |
Эффективность простого радиатора. [24] |
Следует отметить, что существует много возможностей в задачах излучения радиаторов. В следующем разделе обсуждается ( в линейном приближении) радиатор, элементы которого находятся в поле зрения друг друга таким образом, что плотность падающего излучения определяется распределением температуры вдоль всего радиатора. [25]
Этот результат качественно наблюдали в пламенах [20], где шум сигнала флуоресценции от пика к пику, полученный в результате расширения луча ( и поэтому с уменьшением плотности падающего излучения источника), по сравнению с тем, когда пятно лазерного луча сфоруксировано ( условие более близкого достижения насыщения), возрастал сильнее, чем было предсказано на основании относительных величин сигналов. [27]
Используем сначала кинетический подход для определения спектрального контура коэффициента поглощения групп атомов, имеющих одну и ту же доплеровскую ( осевую) скорость относительно хорошо коллимированного ( параллельного) монохроматического лазерного пучка. В результате мы увидим, что спектральный контур представляет собой лоренцевскую функцию, полуширина которой возрастает, а величина пика и интеграл по длинам волн уменьшаются при увеличении плотности падающего излучения. Если теперь рассматривать влияние доплеровского уширения, то установлено, что в этом случае оно значительно сложнее, чем в случае падающего излучения малой плотности. В частности, теперь нужно учитывать столкновения, приводящие к изменению доплеровской скорости возбужденного атома без его дезактивации. Затем обсудим двухлучевой метод, называемый спектроскопией насыщения, с помощью которого можно улучшить разрешение по длине волны путем снижения влияния доплеровского уширения. [28]
Если нужно получить лазерный пучок с довольно высокой интенсивностью, то вместе с лазерным генератором можно установить лазерный усилитель. Однако в случае атомизатора с ограниченной площадью поперечного сечения имеется верхний предел, ограничивающий преимущества, которые можно получить путем увеличения интенсивности. Если плотность падающего излучения ( Вт / см2) при длинах волн, лежащих в пределах контура линии поглощения в атомизаторе, слишком велика, то скорость переходов на возбужденный уровень, соответствующий линии поглощения, вызывает значительное уменьшение доли атомов на низшем уровне. [29]
Член в скобках есть насыщающий член, который учитывает уменьшение полного поглощения атомов в пределах подмножества скоростей на длине волны Я0 под действием сильного излучения ( с длиной волны Ks), увеличивающего населенность возбужденных атомов и в то же время снижающего населенность поглощающих атомов. Член в скобках отражает тот факт, что сигнал пропорционален разности между двумя сигналами поглощения. Когда плотность падающего излучения E ( KS) переменного сильного пучка равна нулю, переменный разностный сигнал, детектируемый зондирующим пучком, равен нулю. [30]
Страницы: 1 2 3