Том 33, номер 02, статья № 10
pdf Сердюков В. И., Синица Л. Н., Луговской А. А., Емельянов Н. М. Охлаждаемая жидким азотом оптическая кювета для исследования спектров поглощения на Фурье-спектрометре. // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 02. С. 146–152. DOI: 10.15372/AOO20200210.Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Разработана низкотемпературная вакуумная кювета длиной 17,5 см со сменными окнами из кварца, ZnSe и KBr для работы с Фурье-спектрометром высокого разрешения Bruker IFS 125M, обеспечивающая пороговую чувствительность к поглощению порядка 10-6 см-1. Кювета позволяет регистрировать спектры поглощения газов в области 1000–20000 см-1 в диапазоне температур от 108 до 298 К с погрешностью контроля температуры ± 0,1 К.
В ходе испытаний кюветы Фурье-спектрометром IFS 125M зарегистрированы спектры поглощения 12CH4 в интервале от 9000 до 9200 см-1 со спектральным разрешением 0,03 см-1 при давлении 300 мбар и температурах 298 и 108 К. Эмпирические значения уровней энергии нижнего состояния переходов получены из отношений интенсивностей линий, измеренных при разных температурах.
Ключевые слова:
Фурье-спектроскопия, спектр поглощения, метан
Список литературы:
1. Sepulveda E., Schneider M., Hase F. Long-term validation of tropospheric column-averaged CH4 mole fractions obtained by mid-infrared ground-based FTIR spectrometry // Atmos. Meas. Tech. 2012. V. 5. P. 1425–1441.
2. Crutzen P.J. Geophysiology of Amazonia: Vegetation and Climate Interactions. New York: Wiley, 1987. 526 р.
3. Goody R.M., Yung Y.L. Atmospheric Radiation: Theoretical Basis. New York: Oxford University Press, 1995. 544 р.
4. Goody R. Atmospheres of major planets // J. Atmos. Sci. 1969. V. 26. P. 997–1001.
5. Combes M., Bergh C.D., Lecacheus J., Maillard J.P. Identification of 13CH4 in atmosphere of Saturn // Astron. Astrophys. 1975. V. 40. P. 81–84.
6. Widemann G., Bjoraker G.L., Jennings D.E. Detection of 13CH4 in Jupiter atmosphere // J. Astrophys. 1991. V. 383. P. 29–32.
7. Encrenaz T. Remote sensing analysis of solar-system objects // Phys. Scr. 2008. V. 130.
8. Sung K., Mantz A.W., Smith M.A.H. Cryogenic absorption cells operating inside a Bruker IFS-125HR: First results for 13CH4 at 7 µm // J. Mol. Spectrosc. 2010. V. 262. P. 122–134.
9. Mantz A.W., Sung K., Brown L.R. A cryogenic Herriott cell vacuum-coupled to a Bruker IFS-125HR // J. Mol. Spectrosc. 2014. V. 304. P. 12–24.
10. Jennings D.E., Hillman J.J. Shock isolator for diode-laser operations on a closed-cycle refrigerator // Rev. Sci. Instrum. 1977. V. 48. P. 1568–1569.
11. Mantz A.W., Malathy Devi V., Benner D.C., Smith M.A.H., Predoi-Cross A., Dulick M. A multispectrum analysis of widths and shifts in the 2010–2260 cm-1 region of 12C16O broadened by helium at temperatures between 80–297 K // J. Mol. Struct. 2005. V. 742. P. 99–110.
12. Kassi S., Gao B., Romanini D., Campargue A. The near infrared (1.30–1.70 mm) absorption spectrum of methane down to 77 K // Phys. Chem. Chem. Phys. 2008. V. 10. P. 4410.
13. Campargue A., Wang Le, Kassi S., Masat M., Votava O. Temperature dependence of the absorption spectrum of CH4 by high resolution spectroscopy at 81 K: (II) The icosad region (1.49–1.30 µm) // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111. P. 1141.
14. Сердюков В.И., Синица Л.Н., Луговской А.А., Емельянов Н.М. Низкотемпературная кювета для исследования спектров поглощения парниковых газов // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 11. С. 930–936; Serdyukov V.I., Sinitsa L.N., Lugovskoi A.A., Emelyanov N.M. Low-temperature cell for studying absorption spectra of greenhouse gases // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 2. P. 220–226.
15. Margolis J.S., Fox K. Infrared absorption spectrum of CH4 at 9050 cm-1 // J. Chem. Phys. 1968. V. 49. P. 2451.
16. Maillard J.P., Combes M., Encrenaz Th., Lecacheux J. New infrared spectra of the Jovian planets from 12000 to 4000 cm by Fourier transform spectroscopy // Astrophys. 1973. V. 25. P. 219–232.
17. Синица Л.Н. Высокочувствительная лазерная спектроскопия высоких колебательно-вращательных состояний молекул: дис. ... докт. физ.-мат. наук. Томск, Ин-т оптики атмосферы и океана им. В.Е. Зуева СО РАН, 1988. 420 с.
18. Kruglova T.V., Shcherbakov A.P. Automated line search in molecular spectra based on nonparametric statistical methods: Regularization in estimating parameters of spectral lines // Opt. Spectrosc. 2011. V. 111. P. 353–356.
19. Michael Hippler, Martin Quack. High-resolution Fourier transform infrared and cw-diode laser cavity ring down spectroscopy of the n2 + 2n3 band of methane near 7510 cm-1 in slit jet expansions and at room temperature // J. Chem. Phys. 2002. V. 116. P. 6045–6055.
20. Nikitin A.V., Protasevich A.E., Rey M., Serdyukov V.I., Sinitsa L.N., Lugovskoy A., Tyuterev V.I.G. Improved line list of 12CH4 in the 8850–9180 cm-1 region // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 232. Р. 106646.