Том 34, номер 05, статья № 4

Аннотация:

Представлены результаты экспериментальных исследований самоуширения и сдвига шести изолированных линий поглощения CO₂ в зависимости от давления в районе 1,6 мкм при комнатной температуре. Измерения проведены на высокочувствительном диодном лазерном спектрометре высокого разрешения с отношением сигнал-шум от 3000 до 7000. Для описания экспериментальных спектров использовалось пять теоретических моделей контуров: VP, RP, qSDRP, qSDVP, qSDVP + LM. Обнаружены сильное влияние слабых близкорасположенных линий на восстанавливаемые параметры (интенсивность и коэффициент столкновительного уширения) сильных линий и нелинейный характер зависимости параметра сужения от давления при использовании контуров RP и qSDRP. Показана линейная зависимость восстанавливаемых параметров контура qSDVP + LM от давления в диапазоне от 0,001 до 1 атм.

Ключевые слова:

лазерный спектрометр, модели контура спектральных линий поглощения, зависимость от давления, молекула CO2

Список литературы:

1. Петрова Т.М., Солодов А.М., Щербаков А.П., Дейчули В.М., Солодов А.А., Пономарев Ю.Н. Сравнение моделей контура для описания линий поглощения молекулы воды // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 3. С. 159–163.
2. Hartmann J.-M., Tran H., Armante R., Boulet C., Campargue A., Forget F., Gianfrani L., Gordon I., Guerlet S., Gustafsson M., Hodges J.T., Kassi S., Lisak D., Thibault F., Toon G.C. Recent advances in collisional effects on spectra of molecular gases and their practical consequences. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2018. V. 213. P. 178–227.
3. Ngo N.H., Lisak D., Tran H., Hartmann J.-M. An isolated line-shape model to go beyond the Voigt profile in spectroscopic databases and radiative transfer codes // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 129. P. 89–100.
4. Rosenkranz P. Shape of the 5 mm oxygen band in the atmosphere // IEEE Trans. Antennas. Propag. 1975. V. 23. P. 498–506.
5. Фадеева В.Н., Терентьев Н.М. Таблицы значений интеграла вероятностей от комплексного аргумента. М.: Гостехиздат, 1954. 268 с.
6. Раутиан С.Г., Собельман И.И. Влияние столкновений на доплеровское уширение спектральных линий // Успехи физ. науки. 1966. Т. 90. С. 209–236.
7. Rohart F., Mader H., Nikolaisen H.-W. Speed dependence of rotational relaxation induced by foreign gas collisions: Studies on CH₃F by millimeter wave coherent transients // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. P. 6475–6486.
8. Roharf F., Ellendt A., Kaghat F., Mäder H. Self and polar foreign gas line broadening and frequency shifting of CH₃F: Effect of the speed dependence observed by millimeter-wave coherent transients // J. Mol. Spectrosc. 1997. V. 185. P. 222–233.
9. Voigt W. Über das gesetz intensitätsverteilung innerhalb der linien eines gasspektrams. München: Sitzber. Bayr. Akad., 1912. 603 p.
10. Boone C.D., Walker K.A., Bernath P.F. Speed-dependent Voigt profile for water vapor in infrared remote sensing applications // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2007. V. 105. P. 525–532.
11. Lisak D., Havey D.K., Hodges J.T. Spectroscopic line parameters of water vapor for rotation-vibration transitions near 7180 cm^-1 // Phys. Rev. A. 2009. V. 79. P. 052507-1–052507-10.
12. Levy A., Lacome N., Chackerian Jr.C. Collisional line mixing / Rao K. Narahari, A. Weber (eds.). Spectroscopy of the Earth's Atmosphere and Interstellar Medium. Boston, MA: Academic Press, 1992. P. 261–337.
13. Pine A.S. Asymmetries and correlations in speed-dependent Dicke-narrowed line-shapes of argon broadened HF // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1999. V. 62. P. 397–423.
14. Ciurylo R., Pine A.S., Szudy J. A generalized speed-dependent line profile combining soft and hard partially correlated Dicke-narrowing collisions // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2001. V. 68. P. 257–271.
15. Ciurylo R., Pine A.S. Speed-dependent line mixing profiles // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2000. V. 67. P. 375–393.
16. De Vizia M.D., Castrillo A., Fasci E., Amodio P., Moretti L., Gianfrani L. Experimental test of the quadratic approximation in the partially correlated speed-dependent hard-collision profile // Phys. Rev. A. 2014. V. 90. P. 022503-1-7.
17. Benner D.C., Rinsland C.P., Devi V.M., Smith M.A.H., Atkins D. A multispectrum nonlinear squares fitting technique // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1995. V. 53, N 6. P. 705–721.
18. Jacquemart J.-Y., Mandin V., Dana N., Picque, Guelachvili G. A multispectrum fitting procedure to deduce molecular line parameters: Application to the 3–0 band of ¹²C¹⁶O // Eur. Phys. J. 2001. V. 14. P. 55–69.
19. Winn E.B. The temperature dependence of the self-diffusion coefficients of argon, neon, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, and methane // Phys. Rev. 1950. V. 80, N 6. P. 1024–1027.
20. Hadded S., Thibault F., Flaud P.M., Aroui H., Hartmann J.M. Experimental and theoretical study of line mixing in NH₃ spectra. I. Scaling analysis of parallel bands perturbed by He // J. Chem. Phys. 2002. V. 116. P. 7544–7557.
21. Hadded S., Thibault F., Flaud P.M., Aroui H., Hartmann J.M. Experimental and theoretical study of line mixing in NH₃ spectra. II. Effect of the perturber in infrared parallel bands // J. Chem. Phys. 2004. V. 120. P. 217–222.
22. Hartmann J.M., Tran H., Toon G.C. Influence of line mixing on the retrievals of atmospheric CO₂ from spectra in the 1.6 and 2.1 μm regions // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9. P. 7303–7312.
23. Tran H., Hartmann J.M., Toon G.C., Broun L.R., Frankenberg C., Warneke T., Spietz P., Hase F. The 2ν₃ band of CH₄ revisited with line mixing. Consequences for spectroscopy and atmospheric retrievals at 1.67 μm // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111. P. 1344–1356.
24. Predoi-Cross A., Unni A.V., Liu W., Schofield I., Holladay C., McKellar A.R.W., Hurtmans D. Line shape parameters measurement and computations for self-broadened carbon dioxide transitions in the 30012 ← 00001 and 30013 ← 00001 bands, line mixing, and speed dependence // J. Mol. Spectrosc. 2007. V. 245. P. 34–51.