Излучение - спектральная линия
Cтраница 4
 |
Оптическая схема модуляционного спектрометра Бахшиева. [46] |
Модулятором служат два кристаллических клина 1 и 2, установленные между двумя поляризаторами 3 и 4 и колеблющиеся перпендикулярно оптической оси навстречу друг другу. Их колебания периодически изменяют разность хода интерферирующих обыкновенного и необыкновенного лучей, причем частота получаемого фототока оказывается пропорциональной частоте световых колебаний; это дает возможность, поставив за приемником 5 узкополосный усилитель 6, выделить фототок, вызванный излучением исследуемой спектральной линии; изменяя постепенно частоту, на которую настроен усилитель, получим с помощью самописца 7 спектрограмму исследуемого излучения. [47]
В пределах радиальных зон, обогащенных нейтральными атомами ( или ионами) данного элемента, концентрация частиц, на -, холящихся в том или ином возбужденном состоянии, также изме -, ИЯется по радиусу, согласно выражению ( 46), в соответствия с радиальным изменением температуры. Экспериментально радиальное распределение интенсивности излучения спектральной линии устанавливают путем регистрации р, спектра горизонтального изображения столба дуги, резко спроектированного на щель спектрографа. [48]
Земля подвержена также регулярным внешним воздействиям, прежде всего силам приливного трения, связанным с гравитационным притяжением Луны и Солнца. Благодаря этому средние солнечные сутки увеличиваются примерно на 1 640 10 - 3 с в столетие. Ход таких часов управляется колебаниями кристаллической решетки кварца, а также внутриатомными и внутримолекулярными колебаниями при излучении спектральных линий. Указанные колебания обладают значительно большей стабильностью, чем вращение Земли вокруг собственной оси или вокруг Солнца. [49]
На сантиметровых волнах для Ne 100 см-3 начинает сказываться штарков-ское уширение, приводящее к резкому уменьшению спектральной плотности линий с увеличением длины волны. Это вызывает перегиб каждой из кривых рис. 1.2, причем для больших плотностей максимумы яркостнои температурв. Последнее обстоятельство доволвно очевидно с физической точки зрения, так как за более длинноволновое излучение ответственны атомв. Эти соударения, воздействуя на атом, сокращают время его жизни в определенном состояниии и соответственно уменвшают интенсивность излучения спектральной линии с данного уровня. [50]
Металл обычно вводят в пламя в виде солей. Соль испаряется и диссоциирует в пламени, выделяя атомы металла и другие продукты. Необходимо только, чтобы активация и дезактивация атомов металла путем столкновения с другими молекулами, происходила достаточно быстро, чтобы поддерживать равновесную концентрацию атомов в электронных квантовых состояниях, соответствующих поглощению и излучению спектральных линий. [51]
Спектр, возбуждаемый в плазменной струе, характеризуется интенсивным сплошным фоном, возникающим вследствие высокой концентрации электронов. Однако несмотря на интенсивный фон - высокая временная и пространственная стабильность всех параметров плазменной струи позволяет надежно регистрировать излучение очень слабых линий, интенсивность которых составляет сотые доли интенсивности сплошного фона. Оптимальные условия, обеспечивающие наилучшее отношение интенсивности аналитических линий к интенсивности фона, подбирают регулировкой параметров источника; они различны для разных плазматронов. Флуктуации абсолютных и относительных интенсивностей излучения спектральных линий характеризуются обычно коэффициентом вариации 2 - 3 %, а в ряде случаев - 1 % л меньше. [52]
Спектр, возбуждаемый в плазменной струе, характеризуется интенсивным сплошным фоном, возникающим вследствие высокой концентрации электронов. Однако несмотря на интенсивный фон высокая временная и пространственная стабильность всех параметров плазменной струи позволяет надежно регистрировать излучение очень слабых линий, интенсивность которых составляет сотые доли интенсивности сплошного фона. Оптимальные условия, обеспечивающие наилучшее отношение интенсивности аналитических линий к интенсивности фона, подбирают регулировкой параметров источника; они различны для разных плазматронов. Флуктуации абсолютных и относительных интенсивностей излучения спектральных линий характеризуются обычно коэффициентом вариации 2 - 3 %, а в ряде случаев - 1 % и меньше. [53]
 |
Зависимость интенсивности излучения атомной спектральной линии от концентрации элемента. [54] |
Интенсивность спектральной линии при постоянных условиях пропорциональна количеству введенных в пламя атомов элемента или концентрации соли металла в анализируемом растворе. Однако в реальных случаях эта зависимость может нарушаться вследствие протекания в пламени процессов самопоглощения, ионизации и образования термически устойчивых соединений. На рис. 1.13 представлена зависимость интенсивности спектральной линии от концентрации элемента в растворе. При средних содержаниях определяемого элемента в растворе эта зависимость линейна. Для больших содержаний сказывается влияние самопоглощения эмиссии атомов в плазме и в этом случае интенсивность излучения спектральной линии пропорциональна корню квадратному из концентрации элемента в растворе. При очень низких концентрациях элемента и высокой температуре плазмы проявляется процесс ионизации его атомов и интенсивность излучения спектральной линии пропорциональна квадрату концентрации. В обоих случаях градуировочный график искривляется. Кроме процессов, указанных выше, на ход графика влияет ряд других факторов, поэтому определение элементов в методе фотометрии пламени проводят с использованием серии растворов сравнения. Они должны содержать все вещества, входящие в состав исследуемого раствора, и фотометрироваться в одинаковых с ним условиях. [55]
Физические причины отсутствия штарковского уширения в наблюдаемых профилях РРЛ при неоднородном распределении электронной плотности в туманности вполне очевидны. Они связаны с тем, что с понижением частоты растет поглощение в плазме и постепенно она становится непрозрачой. Приведенные на рис. 2.10 результаты измерения ширины линий относятся к - переходам, для которых продвижение к большим п связано с уменьшение частоты. В этом случае, проводя наблюдения различных линий одного и того же, но структурно неоднородного космического источника, состоящего, например, из ядра и оболочки, мы на самом деле исследуем различные области этого источника. Для РРЛ с высокими п, т.е. на более низких частотах, ядро становится непрозрачным. Излучение спектральных линий из него не выходит. Принимаемые линии формируются в оболочке туманности, где плотность существенно ниже и оказывается недостаточной для проявления штарковского уширения. [56]
Принципиальная возможность таких измерений была обоснована еще в пионерской работе Кардашева ( 1959) и связана с тем, что вероятность рекомбинационных процессов, приводящих к образованию возбужденных атомов и последующему излучению радиолиний, и вероятность свободно-свободных переходов, при которых происходит излучение в непрерывном спектре, по разному зависят от электронной температуры Те. В результате измерения отношения интенсивно-стей в линии и континууме, в близлежащем участке спектра, позволяют определить электронную температуру НП-областей. В отличие от наблюдений оптических линий, РРЛ не подвержены покраснению межзвездной пылью и могут быть аккуратно измерены даже в слабых и удаленных астрономических источниках. Однако при определении температуры областей НИ по РРЛ также имеются свои трудности. Вторая трудность, выявившаяся уже в ранних наблюдениях РРЛ ( Челминг и Дэвис, 1970; Симпсон, 1973а; Шейвер, 1975), заключается в недооценке интенсивности линии из-за штарковского уширения, сдвигающего излучение линии от ядра к крыльям, которые сливаются с нижележащим континуумом. При разделении излучения спектральной линии и континуума ( см. (2.123)) может происходить отсечение вытянутых крыльев и занижение интегральной интенсивности линии относительно континуума. С повышением An и, соответственно, и увеличивалась доля интенсивности линии в отсекаемых крыльях, что было интерпретировано как уменьшение интенсивности из-за снижения роли частичного мазернозо эффекта. За истинную электронную температуру, принималась та, которая получалась из измерений линии с наибольшим значением An, считая, что мазерный эффект при этом минимален. [57]
Страницы: 1 2 3 4