金原子能级辐射参数的测量研究

发布时间：2020-05-30 23:42

【摘要】：在天体物理学中星体的化学组成及元素相对丰度的确定是研究星体年龄、演化过程和能量来源等问题的重要理论基础。通过各种地基望远镜和太空望远镜获得大量高分辨率的天体光谱进行光谱分析是目前科学家们确定星体的化学组成及其元素相对丰度的普遍方法之一。能级的自然辐射寿命、分支比和振子强度等原子辐射参数是进行这种光谱分析所需要的重要数据。近年来,随着大量高分辨率、高信噪比的天体光谱的获得,人们发现在许多化学性质奇特的恒星中都含有丰富的重金属元素,例如Au、Pt和Hg等。因此,获得这些重金属的原子辐射参数数据是尤为重要的。虽然很多科研工作者已经对这些重金属原子能级的自然辐射寿命、振子强度进行了测量,但对于金原子,已有的寿命和振子强度结果对光谱分析所需要的数据来说是远远不够的。据我们所知,目前通过实验方法仅仅确定了金原子15个能级的自然辐射寿命,五条谱线的振子强度。因此,本文采用时间分辨激光诱导荧光技术对金原子(Au I)自然辐射寿命进行了测量研究,确定了位于37358.991~58616.764 cm~(-1)之间十个能级的自然辐射寿命,其中有六个能级属于首次测量,得到的测量结果在6.8~965 ns之间,误差在10%以内。另外,我们还将这些寿命结果与运用金元素空心阴极灯发射光谱的方法确定的分支比结果相结合,确定了这10个能级中8个能级的15条跃迁谱线的振子强度和跃迁几率。这些实验结果为天体光谱分析提供基础数据的同时也对等离子体诊断、激光物理和波函数宇称不守恒的研究有重要的参考意义。
【图文】：

图 2.2 能级自然辐射寿命测量的实验装置图实验中，烧蚀激光和激发激光之间的延时是通过数字延迟发生器（SR）来控制的。通过调节不同的延时，一方面可以避免等离子体复合产生对荧光测量的影响，另一方面可以在不同的物理环境下测量荧光信号，命测量的准确性[51]。.3 影响寿命测量的几种效应运用时间分辨激光诱导荧光技术测量能级自然辐射寿命的过程中，一些量的结果会有一定的影响，在表 2.1 中我们详细的介绍了这几种效应[4,表 2.1 影响寿命测量的几种效应

(1)干扰谱线少：实验测得的光谱中只存在待测元素的谱线和填充气体的谱线，无其他元素谱线的干扰；(2)工作电流小，谱线辐射强度高且稳定；(3)使用寿命长。本文实验采用北京曙光明电子光源仪器有限公司生产的空心阴极灯，填充气体为氩气，最大工作电流为 10 mA。2. 分光系统本文采用光栅光谱仪作为分光仪器，它是利用衍射光栅来进行分光的。由于不同波长的光离开光栅时的角度不同，因此我们可以通过电脑控制光栅角度来改变出射光的波长。测量时我们采用 Acton Research Corporation 公司生产的SpectraPro-500i 光栅光谱仪，，焦距为 0.5 m。实验时，我们利用滤光片来防止光栅产生的二级谱线对实验结果的影响[50]。3. 光电探测系统我们采用光电倍增管作为光电探测器，它是一种将微弱的光信号转换成电信号的真空电子器件，具有高灵敏度、低噪声、响应快速、低成本等优点[55]。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P148

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本文编号：2688905