Том 35, номер 03, статья № 1

Аннотация:

Представлены результаты расчета спектра поглощения молекулы оксида фосфора (PO), соответствующего переходу A²Σ⁺ (ν´ = 0) - X²Π (v´´ = 0). Расчет выполнен с учетом возмущения уровня v´ = 0 состояния A²Σ⁺ уровнем v´ = 4 состояния b⁴Σ^-. Выполнена оценка эффективности возбуждения молекул PO в зависимости от спектральных параметров излучения лазера. Проведен расчет временной зависимости эффективности возбуждения PO-фрагментов в условиях реальной атмосферы при двухимпульсной лазерной фрагментации/лазерно-индуцированной флуоресценции органофосфатов для заданных значений ширины спектральной линии лазерного излучения   и положения ее центра λ₀.

Ключевые слова:

органофосфат, лазерная фрагментация, спектр поглощения, оксид фосфора, лазерное возбуждение, термализация

Список литературы:

1. Keller-Rudek H., Moortgat G.K., Sander R., Sörensen R. The MPI-Mainz UV/VIS spectral atlas of gaseous molecules of atmospheric interest // Earth Syst. Sci. Data. 2013. V. 5. P. 365–373.
2. Rodgers M.O., Asai K., Davis D.D. Photofragmentation-laser induced fluorescence: A new method for detecting atmospheric trace gases // Appl. Opt. 1980. V. 19, N 21. P. 3597–3605.
3. Rodgers M.O., Davis D.D. A UV-photofragmentation/ laser-induced fluorescence sensor for the atmospheric detection of HONO // Environ. Sci. Technol. 1989. V. 23, N 9. P. 1106–1112.
4. Sandholm S.T., Bradshaw J.D., Dorris K.S., Rodgers M.O., Davis D.D. An airborne compatible photofragmentation two-photon laser-induced fluorescence instrument for measuring background tropospheric levels of NO, NO_x, and NO₂ // J. Geophys. Res. 1990. V. 95, N D7. P. 10,155–10,161.
5. Galloway D.B., Bartz J.A., Huey L.G., Crim F.F. Pathways and kinetic energy disposal in the photodissociation of nitrobenzene // J. Chem. Phys. 1993. V. 98, N 3. P. 2107–2114.
6. Lemire G.W., Simeonsson J.B., Sausa R.C. Monitoring of vapor-phase nitro compounds using 226-nm radiation: Fragmentation with subsequent NO resonance-enhanced multiphoton ionization detection // Anal. Chem. 1993. V. 65, N 5. P. 529–533
7. Galloway D.B., Glenewinkel-Meyer T., Bartz J.A., Huey L.G., Crim F.F. The kinetic and internal energy of NO from the photodissociation of nitrobenzene // J. Chem. Phys. 1994. V. 100, N 3. P. 1946–1952.
8. Wu D.D., Singh J.P., Yueh F.Y., Monts D.L. 2,4,6-Trinitrotoluene detection by laser-photofragmentation–laser-induced fluorescence // Appl. Opt. 1996. V. 35, N 21. P. 3998–4003.
9. Simeonsson J.B., Sausa R.C. A critical review of laser photofragmentation/fragment detection techniques for gas phase chemical analysis // Appl. Spectrosc. Rev. 1996. V. 31, N 1. P. 1–72.
10. Swayambunathan V., Singh G., Sausa R.C. Laser photofragmentation–fragment detection and pyrolysis–laser-induced fluorescence studies on energetic materials // Appl. Opt. 1999. V. 38, N 30. P. 6447–6454.
11. Daugey N., Shu J., Bar I., Rosenwaks S. Nitrobenzene detection by one-color laser photolysis/laser induced fluorescence of NO (v = 0–3) // Appl. Spectrosc. 1999. V. 53, N 1. P. 57–64.
12. Shu J., Bar I., Rosenwaks S. Dinitrobenzene detection by use of one-color laser photolysis and laser-induced fluorescence of vibrationally excited NO // Appl. Opt. 1999. V. 38, N 21. P. 4705–4710.
13. Shu J., Bar I., Rosenwaks S. NO and PO photofragments as trace analyte indicators of nitrocompounds and organophosphonates // Appl. Phys. B. 2000. V. 71, N 5. P. 665–672.
14. Shu J., Bar I., Rosenwaks S. The use of rovibrationally excited NO photofragments as trace nitrocompounds indicators // Appl. Phys. B. 2000. V. 70, N 4. P. 621–625.
15. Arusi-Parpar T., Heflinger D., Lavi R. Photodissociation followed by laser-induced fluorescence at atmospheric pressure and 24 °C: A unique scheme for remote detection of explosives // J. Appl. Opt. 2001. V. 40, N 36. P. 6677–6681.
16. Heflinger D., Arusi-Parpar T., Ron Y., Lavi R. Application of a unique scheme for remote detection of explosives // Opt. Commun. 2002. V. 204, N 1–6. P. 327–331.
17. Wynn C.M., Palmacci S., Kunz R.R., Zayhowski J.J., Edwards B., Rothschild M. Experimental demonstration of remote optical detection of trace explosives // Proc. SPIE. 2008. V. 6954. P. 695407–8.
18. Arusi-Parpar T., Fastig S., Shapira J., Shwartzman B., Rubin D., Ben-Hamo Y., Englander A. Standoff detection of explosives in open environment using enhanced photodissociation fluorescence // Proc. SPIE. 2010. V. 7684. P. 76840L–7.
19. Wynn C.M., Palmacci S., Kunz R.R., Rothschild M. Noncontact detection of homemade explosive constituents via photodissociation followed by laser-induced fluorescence // Opt. Express. 2010. V. 18, N 6. P. 5399–5406.
20. Wynn C.M., Palmacci S., Kunz R.R., Aernecke M. Noncontact optical detection of explosive particles via photodissociation followed by laser-induced fluorescence // Opt. Express. 2011. V. 19, N 19. P. 18671–18677.
21. Бобровников С.М., Горлов Е.В. Лидарный метод обнаружения паров взрывчатых веществ в атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 12. С. 1055–1061; Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V. Lidar method for remote detection of vapors of explosives in the atmosphere // Atmos. Ocean Opt. 2011. V. 24, N 3. P. 235–241.
22. Bobrovnikov S.M., Vorozhtsov A.B., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Maksimov E.M., Panchenko Y.N., Sakovich G.V. Lidar detection of explosive vapors in the atmosphere // Russ. Phys. J. 2016. V. 58, N 9. P. 1217–1225.
23. Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Panchenko Yu.N., Puchikin A.V. Two-pulse laser fragmentation/laserinduced fluorescence of nitrobenzene and nitrotoluene vapors // Appl. Opt. 2019. V. 58, N 27. P. 7497–7502.
24. Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I. Evaluation of limiting sensitivity of the one-color laser fragmentation/laser-induced fluorescence method in detection of nitrobenzene and nitrotoluene vapors in the atmosphere // Atmosphere. 2019. V. 10, N 11. P. 1–11.
25. Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Panchenko Yu.N., Puchikin A.V. Dynamics of the laser fragmentation/laserinduced fluorescence process in nitrobenzene vapors // Appl. Opt. 2018. V. 57, N 31. P. 9381–9387.
26. Long S.R., Sausa R.C., Miziolek A.W. LIF studies of PO produced in excimer laser photolysis of dimethyl methyl phosphonate // Chem. Phys. Lett. 1985. V. 117, N 5. P. 505–510.
27. Bisson S.E., Headrick J.M., Reichardt T.A., Farrow R.L., Kulp T.J. A two-pulse, pump-probe method for short-range, remote standoff detection of chemical warfare agents // Proc. SPIE. 2011. V. 8018. P. 80180Q-1–7.
28. Prajapat L., Jagoda P., Lodi L., Gorman M.N., Yurchenko S.N., Tennyson J. ExoMol molecular line lists – XXIII. Spectra of PO and PS // Mon. Notices Roy. Astron. Soc. 2017. V. 472, N 3. P. 3648–3658.
29. Бобровников С.М., Горлов Е.В., Жарков В.И. Многоапертурная приемопередающая система лидара с узким полем зрения и минимальной мертвой зоной зондирования // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 7. С. 551–558; Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I. Estimation of the efficiency of laser excitation of phosphorus oxide molecules // Atmos. Ocean Opt. 2021. V. 34, N 6. P. 302–311.
30. Van Vleck J.H. On s-type doubling and electron spin in the spectra of diatomic molecules // Phys. Rev. 1929. V. 33, N 4. P. 467–506.
31. Verma R.D., Jois S.S. Emission spectrum of the PO molecule. Part IV. Spectrum in the region 7000–12000 Å // Can. J. Phys. 1973. V. 51. P. 322–333.
32. Verma R.D., Singhal S.R. New results on the B²Σ⁺, b⁴Σ^-, and X²Π states of PO // Can. J. Phys. 1975. V. 53. P. 411–419.
33. Rao K.S. Rotational analysis of the γ system of the PO molecule // Can. J. Phys. 1958. V. 36, N 11. P. 1526–1535.
34. Coquart B., da Paz M., Prudhomme J.C. Transition A²Σ⁺ - X²Π des molecules P¹⁶O et P¹⁸O. Perturbations de l'etat A²Σ⁺ // Can. J. Phys. 1975. V. 53, N 4. P. 377–384.
35. Herzberg G. Molecular spectra and molecular structure. I. Spectra of diatomic molecules. Toronto: D. van Nostrand company, 1950. 732 p.
36. Dorn H.-P., Neuroth R., Hofzumahaus A. Investigation of OH absorption cross sections of rotational transitions in the A²Σ⁺, ν´ = 0 ← X²Π, v´ = 0 band under atmospheric conditions: Implications for tropospheric long-path absorption measurements // J. Geophys. Res. Atmos. 1995. V. 100, N D4. P. 7397–7409.
37. Кузнецова Л.А., Кузьменко Н.Е., Кузяков Ю.Я., Пластинин Ю.А. Вероятности оптических переходов электронно-колебательно-вращательных спектров двухатомных молекул // Успехи физ. наук. 1974. Т. 113, № 2. С. 285–325.
38. Kovacs I. Rotational Structure in the Spectra of Diatomic Molecules. Budapest: Academic Kiado, 1969. 307 p.
39. Whiting E.E., Schadee A., Tatum J.B., Hougen J.T., Nicholls R.W. Recommended conventions for defining transition moments and intensity factors in diatomic molecular spectra // J. Mol. Spectrosc. 1980. V. 80, N 2. P. 249–256.
40. Whiting E.E., Paterson J.A., Kovács I., Nicholls R.W. Computer checking of rotational line intensity factors for diatomic transitions // J. Mol. Spectrosc. 1973. V. 47, N 1. P. 84–98.
41. Wong K.N., Anderson W.R., Kotlar A.J. Radiative processes following laser excitation of the A²Σ⁺ state of PO // J. Chem. Phys. 1986. V. 85, N 5. P. 2406–2413.
42. Chang A.Y., DiRosa M.D., Hanson R.K. Temperature dependence of collision broadening and shift in the NO A ← X (0, 0) band in the presence of argon and nitrogen // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1992. V. 41, N 5. P. 375–390.
43. Edlen B. The refractive index of air // Metrologia. 1966. V. 2, N 2. P. 12–80.
44. Sausa R.C., Miziolek A.W., Long S.R. State distributions, quenching, and reaction of the phosphorus monoxide radical generated in excimer laser photofragmentation of dimethyl methylphosphonate // J. Phys. Chem. 1986. V. 90. P. 3994–3998.
45. Сафарян М.Н., Ступоченко Е.В. Вращательная релаксация двухатомных молекул в легком инертном газе // Прикл. мех. и техн. физ. 1964. № 4. С. 29–34.
46. Douglas K.M., Blitz M.A., Mangan T.P., Plane J.M.C. Experimental study of the removal of ground- and excited-state phosphorus atoms by atmospherically relevant species // J. Phys. Chem. A 2019, V. 123. P. 9469–9478.