Журнал «Оптика атмосферы и океана»

Том 38, номер 09, статья № 2

Сулакшина О. Н., Борков Ю. Г. Анализ экспериментальных частот переходов молекулы ¹⁶OD в основном электронном состоянии X²Π с помощью принципа Ритца. // Оптика атмосферы и океана. 2025. Т. 38. № 09. С. 689–700. DOI: 10.15372/AOO20250902.
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Определение структуры спектра, т.е. нахождение эмпирических энергетических уровней молекул, является актуальной и важной задачей спектроскопии. Для дейтерированного гидроксила (OD) такая информация отсутствует в известных спектроскопических базах данных, поэтому в настоящей работе определены эмпирические уровни энергии ¹⁶OD. Впервые с помощью комбинационного принципа Ритца выполнен критический анализ 3138 доступных экспериментальных частот вращательных и колебательно-вращательных переходов молекулы ¹⁶OD в основном электронном состоянии Х²Π. Переходы со сверхтонким расщеплением не рассматривались. Частоты переходов, взвешенные в соответствии с экспериментальными погрешностями, были обработаны программным кодом РИТЦ. Анализ безразмерных взвешенных отклонений позволил исключить из рассмотрения те частоты, для которых величина взвешенного отклонения превышала четыре. Полученный набор из 2984 частот переходов дал возможность провести обработку со стандартным отклонением 1,24 и впервые получить 864 эмпирических РИТЦ-уровня энергии с соответствующей погрешностью для каждого уровня. Проведено сравнение эмпирических РИТЦ-уровней энергий с известными литературными данными.

Ключевые слова:

экспериментальные частоты переходов, принцип Ритца, молекула 16OD, X2Πсостояние

Список литературы:

1. Белан Б.Д. Тропосферный озон. 6. Компоненты озоновых циклов // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 4. С. 358–380.
2. Prinn R.G., Huang J., Weiss R.F., Cunnold D.M., Fraser P.J., Simmond P.G., McCulloch A., Harth C., Reimann S., Salameh P., O'Doherty S., Wang R.H.J., Porter L.W., Miller B.R., Krummel P.B. Evidence for variability of atmospheric hydroxyl radicals over the past quarter century // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. P. L07809. DOI: 10.1029/2004GL022228.
3. Sies H. Review Strategies of antioxidant defense // Eur. J. Biochem. 1993. V. 215. P. 213–219. DOI: 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18025.x. PMID 7688300.
4. Wilson W.J., Schwartz P.R., Neugebauer G., Harvey P.M., Becklin E.E. Infrared stars with strong 1665/1667-MHz OH microwave emission // Astrophys. J. 1972. V. 177. P. 523–540.
5. Robinson B.J., McGee R.X. OH molecules in the interstellar medium // Ann. Rev. Astron. Astrophys. 1967. V. 5. P. 183–212. DOI: 10.1146/annurev.aa.05.090167.001151.
6. Csengeri T., Wyrowski F., Menten K.M., Wiesemeyer H., Güsten R., Stutzki J., Heyminck S., Okada Y. SOFIA/GREAT observations of OD and OH rotational lines towards high-mass star forming regions // Astron. Astrophys. 2022. V. 658. P. A193. DOI: 10.1051/0004-361/202140577.
7. Gacesa M., Lewkow N., Kharchenko V. Non-thermal production and escape of OH from the upper atmosphere of Mars // Icarus. 2017. V. 284. P. 90–96. DOI: 10.1016/j.icarus.2016.10.030.
8. Maillard J.P., Chauville J., Mantz A.W. High-resolution emission spectrum of OH in an oxyacetylene flame from 3.7 to 0.9 mm // J. Mol. Spectrosc. 1976. V. 63. P. 120–141. DOI: 10.1016/0022-2852(67)90139-7.
9. Ewart P., O'Leary S.V. Detection of OH in a flame by degenerate four-wave mixing // Opt. Lett. 1986. V. 11, N 5. P. 279–281. DOI: 10.1364/ol.11.000279.
10. Abrams M.C., Davis S.P., Rao M.L.P., Engleman Jr R., Brault J.W. High-resolution Fourier transform spectroscopy of the Meinel system of OH // Astrophys. J. Suppl. 1994. V. 93. P. 351–395. DOI: 10.1086/192058.
11. Сулакшина О.Н., Борков Ю.Г. Анализ экспериментальных частот переходов молекулы ¹⁶OH в состоянии X^2Π с помощью принципа Ритца // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 5. С. 346–357. DOI: 10.15372/AOO20190502.
12. Sulakshina O.N., Borkov Yu.G. Global modelling of the observed line positions: Dunham coefficients for the ground state of ¹⁶OH molecule // Mol. Phys. 2022. V. 120. DOI: 10.1080/00268976.2022.2072408.
13. Sulakshina O.N., Borkov Yu.G. Global modelling of the observed line positions for the spectra of ultraviolet bands: Dunham coefficients for the A2S+ excited state of the 16OH molecule // Mol. Phys. 2023. V. 121. DOI: 10.1080/00268976.2023.2222346.
14. Gordon I.E., Rothman L.S., Hargreaves R.J., Hashemi R., Karlovets E.V., Skinner F.M., Conway E.K., Hill C., Kochanov R.V., Tan Y., Wcislo P., Finenko A.A., Nelson K., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Campargue A., Chance K.V., Coustenis A., Drouin B.J., Flaud J.-M., Gamache R.R., Hodges J.T., Jacquemart D., Mlawer E.J., Nikitin A.V., Perevalov V.I., Rotger M., Tennyson J., Toon G.C., Tran H., Tyuterev V.G., Adkins E.M., Baker A., Barbe A., Cane E., Császár A.G., Dudaryonok A., Egorov O., Fleisher A.J., Fleurbaey H., Foltynowicz A., Furtenbacher T., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Horneman V.-M., Huang X., Karman T., Karns J., Kassi S., Kleiner I., Kofman V., Kwabia-Tchana F., Lavrentieva N.N., Lee T.J., Long D.A., Lukashevskaya A.A., Lyulin O.M., Makhnev V.Yu., Matt W., Massie S.T., Melosso M., Mikhailenko S.N., Mondelain D., Reed Z.D., Rey M., Richard C., Tobias R., Sadiek I., Schwenke D.W, Starikova E., Sung K., Tamassia F., Tashkun S.A., Vander A.J., Vasilenko I.A., Vigasin A.A., Villanueva G.L., Vispoel B., Wagner G., Yachmenev A., Yurchenko S.N. The HITRAN2020 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. P. 107949. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107949.
15. 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. P. 196–218. DOI: 10.1016/0022-2852(81)90089-8.
16. Amano T. Difference frequency laser spectroscopy of OH and OD: Simultaneous fit of the infrared and microwave lines // J. Mol. Spectros. 1984. V. 103. P. 436–456. DOI: 10.1016/0022-2852(84)90067-5.
17. Abrams M.C., Davis S.P., Rao M.L.P., Engleman R.J.R. The inductively coupled plasma spectrum of OD in the infrared // Pramana J. Phys. 1992. V. 39. P. 163–176.
18. Abrams M.C., Davis S.P., Rao M.L.P., Engleman R.J.R. High-resolution Fourier transform spectroscopy of the vibration-rotation spectrum of the OD radical // J. Mol. Spectrosc. 1994. V. 165. P. 57–74. DOI: 10.1006/jmsp.1994.1110.
19. Drouin B.J. Isotopic spectra of the hydroxyl radical // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 117. P. 10076–10091. DOI: 10.1021/jp400923z.
20. Flaud J.-M., Camy-Peyret C., Maillard J.P. Higher ro-vibrational levels of H₂O deduced from high resolution oxygen-hydrogen flame spectra between 2800–6200 cm^-¹ // Mol. Phys. 1976. V. 32. P. 499–521. DOI: 10. 1080/00268977600103251.
21. Mikhailenko S.N., Tashkun S.A., Putilova T.A., Starikova E.N., Daumont L., Jenouvrier A., Fally S., Carleer M., Hermans C., Vandaele A.C. Critical evaluation of measured rotation-vibration transitions and an experimental dataset of energy levels of HD¹⁸O // J. Quant. Spectosc. Radiat. Transfer. 2009. V. 110. P. 597–608. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2009.01.012.
22. Tashkun S.A., Velichko T.I., Mikhailenko S.N. Critical evaluation of measured pure-rotational and rotation-vibration line positions and experimental dataset of energy levels of ¹²C¹⁶O in X¹S state // J. Quant. Spectosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111. P. 1106–1116. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2010.01.026.
23. Sulakshina O.N., Borkov Yu.G. Critical evaluation of measured line positions of ¹⁴N¹⁶O in X²Π state // J. Quant. Spectosc. Radiat. Transfer. 2018. V. 209. P. 171–179. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2018.01.020.
24. Furtenbacher T., Császár A.G., Tennyson J. MARVEL: Measured active rotational-vibrational energy levels // J. Mol. Spectrosc. 2007. V. 245. P. 115–125. DOI: 10.1016/j.jms.2007.07.005.
25. Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J.-L., Bykov A.D., Lavrentieva N.N. CDSD-1000, the high-temperature carbon dioxide spectroscopic databank // J. Quant. Spectosc. Radiat. Transfer. 2003. V. 82. P. 165–196. DOI: 10.1016/S0022-4073(03)00152-3.