Том 28, номер 09, статья № 3

Борков Ю.Г., Климачев Ю.М., Сулакшина О.Н. Зависимость зеемановского расщепления спектральных линий молекулы NO от величины магнитного поля. // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 09. С. 777-791.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Систематизированы ранее полученные экспериментальные и теоретические результаты исследования зависимости зеемановского расщепления колебательно-вращательных линий в полосе 0–1 спектра поглощения молекулы окиси азота от величины магнитного поля. Эксперименты выполнены в лаборатории газовых лазеров ФИАН им. П.Н. Лебедева. Для регистрации спектра использовался метод лазерного магнитного резонанса (ЛМР) с применением непрерывного газоразрядного СО-лазера низкого давления, охлаждаемого жидким азотом. Теоретический анализ ЛМР-спектров молекулы NO проводился в лаборатории теоретической спектроскопии ИОА СО РАН, где была создана расчетная модель, основанная на построении полного эффективного гамильтониана молекулы, учитывающего взаимодействие с магнитным полем. Данная модель позволяет рассчитывать ЛМР-спектры для заданных условий и описывать нелинейную зависимость расщепления энергетических уровней от величины магнитного поля. Сопоставление рассчитанной и измеренной динамики поглощения зондирующего излучения СО-лазера показало, что расчетная модель хорошо воспроизводит положение пиков измеренного поглощения в зависимости от индукции импульсного магнитного поля.

Ключевые слова:

зеемановское расщепление, колебательно-вращательная спектроскопия, окись азота, лазерный магнитный резонанс, СО-лазер

Список литературы:

1. Белан Б.Д. Тропосферный озон. 5. Газы – предшественники озона // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 3. С. 230–268.
2. Moncada S., Palmer R.M., Higgs E.A. Nitric oxide: Physiology, pathophysiology, and pharmacology // Pharmacol. Rev. 1991. V. 43, N 2. P. 109–142.
3. Kaldor A., Olson W.B., Maki A. Pollution monitor for nitric oxide: A laser device based on the Zeeman modulation of absorption // Sci. 1971. V. 176. P. 508–510.
4. Bonczyk P.A., Ultee C.J. Nitric oxide detection by use of Zeeman-effect and CO laser // Opt. Commun. 1972. V. 6, N 2. P. 196–198.
5. Mürtz P., Menzel L., Bloch W., Hess A., Michel O., Urban W. LMR spectroscopy: A new sensitive method for on-line recording of nitric oxide in breath // J. Appl. Physiol. 1999. V. 86, N 3. P. 1075–1080.
6. Гавриленко В.П. Спектроскопические методы измерения магнитных полей в плазме // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. М.: Наука, 2000. С. 556–558.
7. Van Vleck J.H. On s-type doubling and electron spin in the spectra of diatomic molecules // Phys. Rev. 1929. V. 33, N 1. P. 467–506.
8. Van Vleck J.H. The coupling of angular momentum vectors in molecules // Rev. Mod. Phys. 1951. V. 23, N 3. P. 213–227.
9. Freed K.F. Theory of the hyperfine structure of molecules: Application to 3P states of diatomic molecules intermediate between Hund’s cases (a) and (b) // J. Chem. Phys. 1966. V. 45, N 11. P. 4214–4241.
10. Meerts W.L., Dymanus A. The hyper fine L-doubling spectra of 14N16O and 15N16O // J. Mol. Spectrosc. 1972. V. 44, N 2. P. 320–346.
11. Veseth L. Hund's coupling case (c) in diatomic molecules. I. Theory // J. Phys. B. 1973. V. 6, N 8. P. 1473–1483.
12. Zare R.N., Schmeltekopf A.L., Harrop W.J., Albritton D.L. A direct approach for the reduction of diatomic spectra to molecular constants for the construction of RKR potentials // J. Mol. Spectrosc. 1973. V. 46, N 1. P. 37–66.
13. Femenias J.L. Etude des molécules diatomiques. Partie I. Hamiltonians // Can. J. Phys. 1977. V. 55, N 20. P. 1733–1774.
14. Brown J.M., Colbourn E.A., Watson J.K.G., Wayne F.D. An effective Hamiltonian for diatomic molecules. Ab initio calculations of parameters of HCl+ // J. Mol. Spectrosc. 1979. V. 74, N 2. P. 294–318.
15. Hougen J.T. The calculation of rotational energy levels and rotational line intensities in diatomic molecules. Washington, D.C.: U.S. Government printing office, 1970. P. 49.
16. Brown J., Carrington A. Rotational spectroscopy of diatomic molecules. Cambridge: Cambridge University Press, 2003. P. 1013.
17. Beringer R., Castle J.G. Magnetic resonance absorption in nitric oxide // Phys. Rev. 1950. V. 78, N 5. P. 581–586.
18. Mizushima M., Cox J.T., Gordy W. Zeeman effect in the rotational spectrum of NO // Phys. Rev. 1955. V. 98, N 4. P. 1034–1039.
19. Beringer R., Rawson E.B., Henry A.F. Microwave resonance in nitric oxide: Lambda doubling and hyperfine structure // Phys. Rev. 1954. V. 94, N 2. P. 343–349.
20. Mizushima M., Evenson K.M., Wells J.S. Laser magnetic resonance of the NO molecule using 78-, 79-, and 119-mm H2O laser lines // Phys. Rev. A. 1972. V. 5, N 5. P. 2276–2287.
21. Nill K.W., Blum F.A., Calawa A.R., Harman T.C. Observation of L-doubling and Zeeman splitting in the fundamental infrared absorption band of nitric oxide // Chem. Phys. Lett. 1972. V. 14, N 2. P. 234–238.
22. Zeiger H.J., Blum F.A., Nill K.W. Observation of strong nonlinearities in the high field Zeeman spectrum of NO at 1876 cm–1 // J. Chem. Phys. 1973. V. 59, N 8. P. 3968–3970.
23. Meerts W.L., Veseth L. The Zeeman spectrum of the NO molecule // J. Mol. Spectrosc. 1980. V. 82, N 1. P. 202–213.
24. Evenson K.M. Far-infrared laser magnetic resonance // Faraday Discuss. Chem. Soc. 1981. V. 71, N 1. P. 7–14.
25. McKellar A.R.W. Mid-infrared laser magnetic resonance spectroscopy // Faraday Discuss. Chem. Soc. 1981. V. 71, N 1. P. 63–76.
26. Ивенсон К.М., Сейкэлли Р.Д., Дженнигс Д.А., Керл Р.Ф. мл., Браун Дж.М. Лазерный магнитный резонанс в дальней инфракрасной области // Применение лазеров в спектроскопии и фотохимии. М.: Мир, 1983. С. 99–139.
27. Красноперов Л. Применение лазерного магнитного резонанса для исследования процессов с участием свободных радикалов в газовой фазе // Химия плазмы. 1987. Т. 14. С. 151–194.
28. Brown J.M. Infrared laser spectroscopy / Ed. by M. Inguscio, W. Demtroder // Appl. Laser Spectrosc. Plenum Press. 1995. P. 189–214.
29. Hakuta K., Uehara H. Laser magnetic resonance for the v = 1 ← 0 transition of NO (2P3/2) by CO laser // J. Mol. Spectrosc. 1975. V. 58, N 2. P. 316–322.
30. Dale R.M., Johns J.W.C., McKellar A.R.W., Riggin M. High-resolution laser magnetic resonance and infrared-radiofrequency double-resonance spectroscopy of NO and its isotopes near 5.4 mm // J. Mol. Spectrosc. 1977. V. 67, N 1–3. P. 440–458.
31. Lin C.C., Mizushima M. Theory of the hyperfine structure of the NO molecule. II. Errata and some additionnal discussion // Phys. Rev. 1955. V. 100, N 6. P. 1726–1730.
32. Liu Y., Guo Y., Liu H., Lin J., Liu X., Huang G., Li F., Li J. On the nonlinearity of the Zeeman effect of NO in the moderate field by intracavity laser magnetic resonance at 1842 cm–1 // Phys. Lett. A. 2000. V. 272, N 1. P. 80–85.
33. Andrusenko R.P., Ionin A.A., Klimachev Yu.M., Kotkov A.A., Kozlov A.Yu. Nonlinear Zeeman splitting of nitric oxide spectral lines in magnetic field // Proc. SPIE. 2007. V. 6729. P. 672923.
34. Takazawa K., Abe H. Electronic spectra of gaseous nitric oxide in magnetic fields up to 10 T // J. Chem. Phys. 1999. V. 110, N 19. P. 9492–9499.
35. Takazawa K., Abe H., Wada H. Zeeman electronic spectra of gaseous NO in very high magnetic fields up to 25 T // Chem. Phys. Lett. 2000. V. 329, N 5. P. 405–411.
36. Ионин А.А., Климачев Ю.М., Козлов А.Ю., Котков А.А. Нелинейные зеемановское расщепление колебательно-вращательных линий спектра поглощения молекул NO в сильном магнитном поле. Препр. / ФИАН (Москва). 2009. № 18. C. 1–39.
37. Дорохов А.О., Климачев Ю.М., Ионин А.А., Котков А.А., Козлов А.Ю. Зеемановский эффект в ИК-диапазоне на переходах молекулы NO // Научная сессия МИФИ. Сб. научных трудов. 2009. Т. IV. C. 171–174.
38. Ionin A.A., Klimachev Yu.M., Kozlov A.Yu., Kotkov A.A. Mid-IR Zeeman spectrum of nitric oxide molecules in a strong magnetic field // J. Phys. B. 2011. V. 44. P. 025403.
39. Борков Ю.Г., Ионин А.А., Киняевский И.О., Климачев Ю.М., Козлов А.Ю., Котков А.А., Сулакшина О.Н. Исследование проявления эффекта Зеемана в ИК-спектре молекулы NO // Труды XX Междунар. симп. «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» [Электронный ресурс]. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2014. 1 CD-ROM. C. A23–A26.
40. Borkov Yu.G., Ionin A.A., Klimachev Yu.M., Kinyaevskiy I.O., Kotkov A.A., Kozlov A.Yu., Sulakshina O.N. Nonlinear Zeeman splitting of nitric oxide rotational-vibrational spectral lines in strong magnetic field // Proc. 41st EPS Conf. Plasma Physics. Berlin, Germany. ECA. June 2014. V. 38F. P. 1.121 (4 p.). URL: http:// ocs.ciemat.es/EPS2014PAP/pdf/P1.121.pdf
41. Borkov Yu.G., Ionin A.A., Klimachev Yu.M., Kinyaevskiy I.O., Kotkov A.A., Kozlov A.Yu., Sulakshina O.N. Zeeman effect treatment in the infrared spectrum of the nitric oxide molecule // Proc. SPIE. 2014. V. 9292. P. 929207 (5 р.).
Vetoshkin S., Ionin A., Klimachev Yu., Kotkov A., Kozlov A., Rulev O., Seleznev L., Sinitsyn D. Multiline laser probing for active media CO : He, CO : N2, and CO : O2 in wide-aperture pulsed amplifier // J. Russian Laser Res. 2006. V. 27, N 1. P. 33–69.
42. Radford H.E. Microwave Zeeman effect of free hydroxyl radicals // Phys. Rev. 1961. V. 122, N 1. P. 114–130.
43. Schadee A. On the Zeeman effect in electronic transitions of diatomic molecules // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1978. V. 19, N 5. P. 517–531.
44. Ramos A.A., Bueno J.T. Theory and modeling of the Zeeman and Paschen–Back effects in molecular lines // Astrophys. J. 2006. V. 636, N 1. P. 548–563.
45. Сулакшина О.Н. Описание колебательно-вращательных спектров двухатомных стабильных радикалов в состоянии 2P // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17, № 11. С. 878–886.
46. Amiot C., Maillard J.P., Chauville J. Fourier spectroscopy of the OD infrared spectrum. Merge of electronic, vibration-rotation, and microwave spectroscopic data // J. Mol. Spectrosc. 1981. V. 87, N 1. P. 196–218.
47. Schall H., Gray J.A., Dulick M., Field R.W. Sub-Doppler Zeeman spectroscopy of the CeO molecule // J. Chem. Phys. 1986. V. 85, N 2. P. 751–762.
48. Herrmann W., Rohrbeck W., Urban W. Line shape analysis for Zeeman modulation spectroscopy // Appl. Phys. 1980. V. 22, N 1. P. 71–75.
49. Rothman L.S., Gordon I.E., Babikov Y., Barbe A., Benner C. D., Bernath P.F., Birk M., Bizzocchi L., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Chance K., Cohen E.A., Coudert L.H., Devi V.M., Drouin B.J., Fayt A., Flaud J.-M., Gamache R.R., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Hill C., Hodges J.T., Jacquemart D., Jolly A., Lamouroux J., Le Roy R.J., Li G., Long D.A., Lyulin O.M., Mackie C.J., Massie S.T., Mikhailenko S., Muller H.S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V., Perrin A., Polovtseva E.R., Richard C., Smith M.A.H., Starikova E., Sung K., Tashkun S., Tennyson J., Toon G.C., Tyuterev V., Wagner G. The HITRAN 2012 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2012. V. 130, N 1. P. 4–50.

Вернуться