University of Helsinki, Helsinki 2006
Cavity-enhanced laser spectroscopic studies of vibrational overtones of acetylene
Markus Metsälä
Doctoral dissertation, June 2006.
University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Chemistry, Laboratory of Physical Chemistry.
Väitöskirja käsittelee kokeellista korkean erotuskyvyn molekyylispektroskopiaa. Neljä erilaista lasereihin perustuvaa koejärjestelyä on rakennettu ja näitä kaikkia on sovellettu kaasumaisen asetyleenin (HCCH) ja sen eri hiili-13 isotooppivaihdettujen isotopomeerien värähtelyspektrien mittaamiseen. Värähtelyspektrit on mitattu lähi-infrapuna-alueella, missä säteilykentän energia riittää virittämään molekyyliä useamman värähtelykvantin verran. Spektrit koostuvat siirtymistä molekyylin pyörimiseen ja värähtelyyn liittyvien energiatilojen välillä.
Tutkimuksessa on käytetty sekä absorptiospektroskopiaa että emissiospektroskopiaa. Emissiokoe on ainutlaatuinen, siinä tutkitaan asetyleenin fluoresenssia elektronisen perustilan sisällä, eri värähtelytilojen välillä. Absorptiokokeet perustuvat ontelovaimenemisspektroskopiaan ja laserontelon sisäiseen absorptiospektroskopiaan.
Kaikki koejärjestelyt käyttävät hyväkseen peileistä muodostettujen optisten onteloiden ominaisuuksia. Joko koe on suoritettu laserontelon sisällä tai laserin säde on kytketty erilliseen ulkoiseen onteloon. Etuna on onteloiden sisälle saatava suuri optinen teho ja tietyissä tapauksissa niiden kautta saatava suuri absorptiomatka. Nämä tekijät auttavat parantamaan kokeiden herkkyyttä, eli kokeellisen signaalin voimakkuutta suhteessa kohinaan.
Erilaisten uusien koejärjestelyjen lisäksi tutkimus on tuottanut uutta tietoa asetyleenin värähtelyyn ja pyörimiseen liittyvistä energiatiloista. Erityisesti ns. symmetrisiä värähtelytiloja on päästy tutkimaan ainutlaatuisen värähtelyfluoresenssilaitteiston avulla. Kaikki kokeissa mitatut spektrit on tulkittu käyttäen sopivia kvanttimekaanisia malleja, ja tuloksena on joukko malliin littyviä molekyyliparametrejä. Nämä mittaustulokset ovat potentiaalisesti hyödyllisiä sekä kemian perustutkimuksessa että myös soveltavassa tutkimuksessa mm. tähtitieteen alalla.
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
© University of Helsinki 2006
Last updated 12.05.2006