パルス超音速分子線中の短寿命種測定のための高分解能フーリエ変換分光システムの開発

开发高分辨率傅里叶变换光谱系统，用于测量脉冲超音速分子束中的短寿命物质

基本信息

批准号：
09874116
负责人：
田中武彦
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

フーリエ変換分光器はパルス現象の観測には不向きと見なされているが、これを実現する手法として既に実現されているステップスキャン法等とは全く異なる新しい原理に基づく方法を考案した。本研究は、この方法の実証研究を行うことを目的とする。現有の連続スキャン方式のIFS120HRフーリエ変換分光器によるパルス現象の測定を可能にするために、信号処理回路に次のような変更を施す。インターフェログラムが増幅されてAD変換器に入る直前において信号を外部に取り出し、下記のようなスイッチング回路を通したのちAD変換器に戻す。このスイッチング回路は、パルス現象に同期しており、パルスがONの期間にはシグナルを通過させ、OFFの期間には阻止する。信号源がそもそもパルス的であることと上のようなスイッチング回路を通すことで、AD変換器に戻された信号には、フーリエ変換を行ったとき偽のスペクトルを与える成分が含まれてくる。偽のスペクトルの妨害を逃れるためには、適当なバンドパスフィルターを光源と検出器の間のどこかに挿入しなければならない。本年度は、パルス超音速分子線中の分子の赤外スペクトルを観測するための吸収セルを製作した。またこのセルを使用して測定するための外部赤外光源を設置した。チェンバーの長さは20cmで240m^3/hのメカニカルブースターポンプで排気した。ジェネラルバルブ社製の電磁バルブの先に口径0.8mmのノズルを取り付けたものを使用してパルス超音速分子線を発生させた。テスト試料としてAr中に10%のCOを混ぜたガスを用い、押し圧3.5気圧、繰り返し50Hzでチェンバーに吹き込んだ。バンドパスフィルターの役割を果たすものとして50cmの回折格子分光器を検出器直前におき、中心波数2000cm^<-1>、半値全幅10cm^<-1>の領域のみを通過するようにした。ガスのパルスに同期したパルス幅1msのスイッチング回路を通して測定し、60回の積算を行った。その結果COの赤外スペクトルを0.005cm^<-1>の分解能で測定することができた。またスペクトルの線強度比から、超音速分子線中の回転温度17Kを得た。

傅立叶变换光谱仪认为不适合观察脉冲现象，但是作为实现此目的的一种方法，我们已经根据一种与已经实现的阶梯扫描方法完全不同的新原理设计了一种方法。这项研究旨在对该方法进行实证研究。为了通过当前连续扫描IFS120HR傅立叶变换光谱仪对脉冲现象进行测量，对信号处理电路进行了以下修改：就在放大干涉图并输入AD转换器之前，将信号带到外部，然后将其带到外部，然后通过下面的开关电路，如下所示，它返回到AD Converter。该开关电路与脉冲现象同步，并在OFF期间在ON和阻塞期间导致信号通过。通过首先传递信号源，并像上面的开关电路穿过开关电路，信号返回到AD转换器中包含在执行傅立叶变换时会产生错误频谱的组件。为了避免干扰假光谱，必须在光源和检测器之间插入适当的带通滤波器。今年，制造一个吸收细胞以观察脉冲超音速分子束中分子的红外光谱。还安装了使用此单元格的外部红外光源进行测量。腔室长20厘米，并使用240m^3/h机械助力泵撤离。直径为0.8毫米的喷嘴连接到由通用阀制造的通用阀的末端，该阀用于产生脉冲的超音速分子束。作为测试样品，使用与AR中10％CO混合的气体，并以3.5 atm和50Hz的压力反复将腔室吹入腔室。为了用作带通滤波器，将50厘米的光栅光谱仪位于检测器前，并仅通过中心波数为2000 cm^<-1>的区域，最大宽度为10 cm^<-1>。通过与气脉冲同步的脉冲宽度为1ms的开关电路进行测量，并进行了积极60次。结果，以0.005 cm^<-1>的分辨率测量了CO的红外光谱。此外，从光谱线强度比获得了超音速分子束中的旋转温度。