А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Допплеровское уширення - лінія

Допплеровское розширення ліній пояснюється різною величиною допплерівського зміщення ліній, що випускаються різними атомами, через відмінності в швидкості їх теплового руху.

Допплеровское розширення ліній служитьтиповим прикладом неоднорідного уширення. Як у випадку вільних атомів, так і в разі екситонів рух частинок щодо реєструючого приладу призводить до зміщення лінії випромінювання кожної частки окремо.

Допплеровское розширення ліній може бутизменшено в десять разів, якщо зібрати молекули за допомогою коліматорні щілини у вузький пучок[294], Через який випромінювання поширюється в поперечному напрямку.

Допплеровское розширення ліній пов'язано з безладним тепловим рухом атомів відносноспостерігача.

Оцінити допплеровское розширення лінії, вважаючи, що атоми натрію знаходяться в термодинамічній рівновазі при температурі 500 К, і порівняти результат з природною шириною. Прийнявши для перетину зіткнень величину 10 - 16 см2 визначити залежністьобумовленої зіткненнями ширини лінії дублети натрію від тиску парів натрію. При якому тиску розширення лінії через зіткнень збігається з природною шириною і при якому - з допплеровской шириною.

Незважаючи на те що допплеровское розширення ліній різкозбільшує їх перекривання, все ж абсолютна величина ефекту резонансного поглинання залишається дуже малою, і його важко виявити. Для компенсації віддачі за допомогою руху джерела випромінювання відносно поглинача, наприклад для 1911р (енергія переходу 129 кев),потрібна була б відносна швидкість VK 2Rc /e0105 см /сек, тоді як при відсутності віддачі для повного руйнування резонансу було б достатньо набагато меншій швидкості v Г 2 Г с /е0 ж 4 см /сек.

Продовжимо тепер визначення сприйнятливості при неоднорідномудопплеровском розширенні лінії.

Вимірювання, в яких для дослідження допплерівського уширення лінії використовується перебудовується лазер (лазерний генератор з хитної частотою), показують, що ширини ліній збуджених станів газового лазера відповідаютьсереднім атомним температур порядку 500 К. Наприклад, в лазерному підсилювачі на суміші газів Не - Хе (довжина хвилі 5 Лютого мк) за даними вимірювань[16]ширина лінії дорівнює 210 Мгц, що відповідає температурі 51550 К.

Якщо температура оксіацетіленового полум'я дорівнює 3200 К, тодідопплеровское розширення лінії 2497 А становить 003 А. Якщо далі припустити, що розширення лінії за рахунок тиску одно допплерівського уширению, то ширина лінії складе 006 А, що значно перевищує величину ізотопічного зсуву. Тому проведення ізотопного аналізубору при атомізації полум'яним методом неможливо. Є теоретична можливість здійснити ці вимірювання при атомізації зразків в розряді порожнистого катода, оскільки ширина лінії бору в лампі з порожнім катодом приблизно дорівнює величині ізотопічного зсуву Од - а проспроба Голеба[151]використовувати цей метод не увінчалася успіхом.

Аналітичні прямі за відсутності самопоглинання. | Вплив фону на аналітичну криву. /- За відсутності фону. 2 - при накладенні однакового фону на обидві лінії. 3 і 4 - при накладенні фону на однулінію. Для водню і дейтерію аналітична пряма може відчувати зсув в результаті допплерівського уширення ліній, якщо допплерівська ширина перевершує апаратурну ширину і інтенсивність ліній вимірюється по максимуму кривої розподілу. У цьому випадку навідношенні інтенсивностей ізотопічних ліній буде позначатися різне допплеровское уширення, оскільки цей ефект залежить від атомної ваги ізотопів.

Ширина дискретної спектральної лінії залежить, зокрема, від розподілу за швидкостями рухувипромінюючих частинок. Це викликає допплеровское розширення лінії.

Уолш вказав, що природна ширина резонансної лінії має порядок 10 - 4 А. Існує також допплеровское розширення ліній ДЛц, яке виникає у зв'язку з тим, що атоми можуть мати різні за величиноюпроекції швидкості на напрям спостереження.

У режимі генерації ширина лінії звужується через регенерації. Взагалі кажучи, мається також допплеровское розширення лінії через розкиду швидкостей молекул, але його вплив маскується уширением, пов'язаним із співвідношеннямневизначеностей.

Перевага атомних пучків полягає в практичному усуненні допплерівського уширення ліній. Це досягається тим, що спостереження ведеться в напрямку, перпендикулярному до напрямку руху атомів. Інші види уширення спектральнихліній в атомних купках дуже малі і практично не роблять впливу на шірінуспектральних ліній. Пари газу або пари знаходяться в камері /, яка часто є піччю, з малим отвором. За рахунок високого вакууму в камерах 2 або 3 потік атомів рухається прямолінійно. Вкамері 3 відбувається збудження пучка і спостерігається його світіння.

Крива АА на рис. 2 - 11 являє приклад чистого допплерівського уширення лінії поглинання.

Особливий інтерес представляє конструкція високочастотної лампи з електродом, впаяним вколбу лампи. У цій лампі можна інтенсивно охолоджувати електрод з метою зменшення допплерівського уширення ліній.

Залежність енергії віддачі R і допплеровской ширини D від енергії гамма-кванта тобто Дані відповідають Т 300 К і А 100 а. е. м. Тут Г - природна шириналінії випромінювання для часу життя збудженого стану ядра т 10 - 8 сек. З рис. 1.5 видно, що в оптичному діапазоні енергій D - R, a отже, перекривання ліній випромінювання і поглинання практично повне. Таким чином, у разі оптичної флуоресценції віддачапрактично не грає ролі, і резонансне поглинання в максимумі зменшується лише за рахунок допплерівського уширення ліній випромінювання і поглинання. Діаметрально протилежну роль відіграє допплеровское розширення ліній випромінювання і поглинання для ядерноїгамма-флуоресценції. Таким чином, при сильному видаленні один від одного ліній випромінювання і поглинання за рахунок віддачі (R Г) доплерівське уширення вже не перешкоджає, а, навпаки, сприяє резонансної флуоресценції, бо збільшується область перекриття спектрів.

З рис. 1.5 видно, що в оптичному діапазоні енергій D - R, a отже, перекривання ліній випромінювання і поглинання практично повне. Таким чином, у разі оптичної флуоресценції віддача практично не грає ролі, і резонансне поглинання в максимумі зменшуєтьсялише за рахунок допплерівського уширення ліній випромінювання і поглинання. Діаметрально протилежну роль відіграє допплеровское розширення ліній випромінювання і поглинання для ядерної гамма-флуоресценції. Таким чином, при сильному видаленні один від одного ліній випромінювання іпоглинання за рахунок віддачі (R Г) доплерівське уширення вже не перешкоджає, а, навпаки, сприяє резонансної флуоресценції, бо збільшується область перекриття спектрів.

Поступальна температура частинок плазми може бути виміряна шляхом визначеннядопплеровской напівширини спектральних ліній, що випромінюються атомами і молекулами системи. Однак основою цього методу є припущення про максвелловское розподіл випромінюючих частинок за швидкостями (див. стор Перевірку цього припущення практично неможливо виконати. При тисках - 1 апгм і вище це припущення, мабуть, цілком реально, але в цих умовах допплеровское розширення ліній, як правило, істотно менше ударного або штарковского.

Нарешті, в 1952 р. Діке[13]в роботі, присвяченій вивченню впливу зіткнення атомів в газах на доплер-ське розширення лінії випромінювання, ясно показав, що, коли довжина хвилі стає порівнянної з середнім пробігом частинки між двома послідовними зіткненнями, певна частина атомів випромінює лінію, не розширену за рахунок ефекту Допплера. Дійсно, у вищенаведеному розгляді (розд. 1В) не враховувалося впливу зіткнень атомів (ядер), при яких змінюється величина і напрям швидкості їх руху, на вид випромінюваного спектру. Більш строгий підхід вимагає обліку не тільки квантових, але і хвильових властивостей випромінювання. При 1 /К 1 картина допплерівського уширення ліній відповідає дійсності, однак при /А, 1 повинна позначатися інтерференція хвиль.

Із багатьох перспективних методів подальшого підвищення чутливості найбільш обіцяючим є метод порожнистого катода. Наявні в продажі для робіт в області атомноабсорбціонного спектрального аналізу джерела з порожнистим катодом складаються з порожнього електрода, що містить пробу, спектр якої порушується в атмосфері благородного газу під тиском декількох міліметрів ртутного стовпа.Pазряд постійного струму під цим тиском являє собою скоріше тліючий розряд, ніж дугового. Температура матеріалу залишається нижче температури розжарення, що викликає зменшення допплерівського уширення ліній. Тиск газу достатньо мало і не призводить до збільшення ширини ліній. Аналізований матеріал практично залишається в катоді, так що атоми збуджуються багато разів. Всю установку можна охолоджувати рідким азотом для зменшення ширини ліній, що призводить до збільшення відношення сигналу лінії до тла. Звичайно, у методу порожнистого катода крім переваг є і свої недоліки. Проба повинна бути провідною і поміщатися в відкачану трубку без забруднення сторонніми елементами. Приготування проб для аналізу тому стає трудомістким і тривалим. Крім того, інтенсивність спектра джерел з порожнистим катодом на кілька порядків менше інтенсивності спектра дуги, тривалість експозиції тому відповідно повинна збільшуватися.