English
 English
Главная » Архив номеров » Том 39, 2026 г. » Номер 05 »

Том 39, номер 05, статья № 2

Капитанов В. А., Понуровский Я. Я. Подробный анализ самоуширения линий поглощения 12C16O в полосе 3 ← 0 с профилем Хартмана–Трана. // Оптика атмосферы и океана. 2026. Т. 39. № 05. С. 373–381. DOI: 10.15372/AOO20260502.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Современные базы данных, такие как HITRAN и GEISA, предоставляют спектральные параметры линий в основном для расчетов профиля Фойгта (VP). Однако моделирование поглощения этим профилем приводит к существенным погрешностям в сравнении с высокоточными экспериментальными спектрами. В настоящее время предложены более сложные модели, учитывающие не фойгтовские эффекты, такие как изменение скорости молекул из-за столкновений и зависимости коэффициентов уширения и сдвига от скорости при столкновениях. В настоящей работе представлены результаты высокоточных измерений и анализа спектров поглощения 12C16O в диапазоне давлений от 0,001 до 0,3 атм с использованием не фойгтовских контуров. Проанализированы зависимости параметров контуров VP, RP, qSDVP–D2, qSDVP, qSDRP линий P3–P8 12C16O от давления. Показано, что интенсивность S и параметры контуров Γ0 и Δ0 линейно зависят от давления независимо от типа контура. Значения S, коэффициентов уширения Γ0/PCO и сдвига Δ0/PCO для контуров qSDVP–Δ2, qSDVP совпадают с экспериментальной точностью. Расчеты с VP демонстрируют отклонение значений S, Γ0/PCO и D0/PCO от результатов расчетов с контурами qSDVP–Δ2 и qSDVP в диапазоне 1–2%. При использовании контуров qSDVP–Δ2, qSDVP и qSDRP наблюдается нелинейная зависимость параметров Γ2 и Δ2 от давления. Оценены границы применимости моделей контура для описания высокоточных экспериментальных спектров молекулы 12C16O. Результаты работы позволят стандартизировать параметры спектральных линий для пополнения баз данных.

Ключевые слова:

диодный спектрометр, контур спектральной линии, уширение линий поглощения, эффект ветра, зависимость от давления, монооксид углерода

Иллюстрации:
Список литературы:

1. Dicke R.H. The effect of collisions upon the Doppler width of spectral lines // Phys. Rev. 1953. V. 89. P. 472–473. DOI: 10.1103/PhysRev.89.472.
2. Berman P.R. Speed-dependent collisional width and shift parameters in spectral line profile // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1972. V. 12, N 9. P. 1331–1342. DOI: 10.1016/0022-4073(72)90189-6.
3. Rosenkranz P. Shape of the 5 mm oxygen band in the atmosphere // IEEE Trans. Antennas Propag. 1975. V. 23. P. 498–506. DOI: 10.1109/TAP.1975.1141119.
4. Predoi-Cross A., Unni A.V., Liu W., Schofield I., Holladay C., McKellar A.R.W., Hurtmans D. Line shape parameters measurement and computations for self-broadened carbon dioxide transitions in the 30012 < 00001 and 30013 < 00001 bands, line mixing, and speed dependence // J. Mol. Spectrosc. 2007. V. 245. P. 34–51. DOI: 10.1016/j.jms.2015.11.005.
5. Ngo N.H., Lisak D., Tran H., Hartmann J.-M. An isolated line-shape model to go beyond the Voigt profile in spectroscopic databases and radiative transfer codes // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 129. P. 89–100.
6. Hartmann J.-M., Tran H., Armante R., Boulet C., Campargue A., Forget F., Gianfrani L., Gordon I., Guerlet S., Gustafsson M., Hodges J.T., Kassi S., Lisak D., Thibault F., Toon G.C. Recent advances in collisional effects on spectra of molecular gases and their practical consequences // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2018. V. 213. P. 178–227. DOI: 10,1016/j.jqsrt.2018.03.016.
7. Капитанов В.А., Осипов К.Ю., Протасевич А.Е., Пономарев Ю.Н., Понуровский Я.Я. Эффект Дике, столкновительное сужение и интерференция при самоуширении линий поглощения CO2 в полосе 30013 ← 00001. Измерения и тестирование моделей контура // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 5. С. 334–342. DOI: 10.15372/AOO20210504; Kapitanov V.A., Osipov K.Yu., Protasevich A.E., Ponomarev Yu.N., Ponurovskii Ya.Ya. Dicke narrowing, pressure dependence, and mixing of self-broadened CO2 absorption lines in the 30013 ← 00001 band: Measurements and line profile testing // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 5. P. 381–389.
8. Rohart F., Mader H., Nikolaisen H.-W. Speed dependence of rotational relaxation induced by foreign gas collisions: Studies on CH3F by millimeter wave coherent transients // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. P. 6475–6486. DOI: 10.1063/1.468342.
9. Rohart F., Ellendt A., Kaghat F., Mäder H. Self and polar foreign gas line broadening and frequency shifting of CH3F: Effect of the speed dependence observed by millimeter-wave coherent transients // J. Mol. Spectrosc. 1997. V. 185. P. 222–233. DOI: 10.1006/jmsp.1997.7395.
10. Berman R., Duggan P., Sinclair P.M., May A.D., Drummond J.R. Direct measurements of line-mixing coefficients in the ν1 + ν2 Q-branch of CO2 // J. Mol. Spectrosc. 1997. V. 182. P. 350–363. DOI: 10.1006/jmsp.1996.7226.
11. Long D.A., Bielska K., Lisak D., Havey D.K., Okumura M., Miller C.E., Hodqes J.T. The air-broadened, near-infrared CO2 line shape in the spectrally isolated regime: Evidence of simultaneous Dicke narrowing and speed dependence // J. Chem. Phys. 2011. V. 135. P. 064308. DOI: 10.1063/1.3624527.
12. DʼEu J.-F., Lemoine B., Rohart F. Infrared HCN lineshapes as a test of Galatry and speed-dependent Voigt profiles // J. Mol. Spectrosc. 2002. V. 212. P. 96–110. DOI: 10.1006/jmsp.2002.8520.
13. Lisak D., Hodqes J.T., Ciurylo R. Comparison of semiclassical line-shape models to rovibrational H2O spectra measured by frequency-stabilised cavity ring-down spectroscopy // Phys. Rev. A. 2006. V. 73. P. 012507. DOI: 10.1103/PhysRevA.73.012507.
14. Duggan P., Sinclair P.M., Le Flohic M.P., Forsman J.W., Berman R., May A.D., Drummond J.R. Testing the validity of the optical diffusion coefficient: Line-shape measurements of CO perturbed by N2 // Phys. Rev. A. 1993. V. 48, N 3. P. 2077–2083. DOI: 10.1103/physreva.48.2077.
15. Wehr R., Ciuryło R., Vitcu A., Thibault F., Drummond J.R., May A.D. Dicke-narrowed spectral line shapes of CO in Ar: Experimental results and a revised interpretation // J. Mol. Spectrosc. 2006. N 235. P. 54–68. DOI: 10.1016/j.jms.2005.10.009.
16. Капитанов В.А., Понуровский Я.Я., Осипов К.Ю., Пономарев Ю.Н. Измерения и анализ спектра перекрывающихся линий поглощения чистого NH3 в области 6611,6–6613,5 см-1 // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 11. С. 896–902. DOI: 10.15372/AOO20221103; Kapitanov V.A., Ponurovskii Ya.Ya., Osipov K.Yu., Ponomarev Yu.N. Pure NH3 spectrum measurements and analysis of overlapping absorption lines in the 6611.6–6613.5 cm-1 region // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 1. P. 7–13.
17. Капитанов В.А., Понуровский Я.Я. Анализ спектра поглощения H2S в диапазонах 6227,506–6236,844 и 6244,188–6245,348 см-1: положения центров линий поглощения, интенсивности, коэффициенты самоуширения и самосдвига // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 1. С. 22–31. DOI: 10.15372/AOO20240103; Kapitanov V.A., Ponurovskii Ya.Ya. Absorption spectrum of pure H2S in the 6227.506–6236.844 and 6244.188–6245.348 cm-1 ranges: Absorption line positions and intensities, self-broadening, and self-shift coefficients // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 2. P. 151–161.
18. Фадеева В.Н., Терентьев Н.М. Таблицы значений интеграла вероятностей от комплексного аргумента. М.: Гостехиздат, 1954. 268 с.
19. Раутиан С.Г., Собельман И.И. Влияние столкновений на доплеровское уширение спектральных линий // Успехи физ. наук. 1966. Т. 90. С. 209–236.
20. Keeyoon S., Prasad V. Intensities, collision-broadened half-widths, and collisional-induced line shifts in the second overtone band of 12C16O // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2004. V. 83. P. 445–458. DOI: 10.1016/S0022-4073(03)00015-3.
21. Chackerian Jr.C., Freedman R., Giver L.P., Brown L.R. Absolute rovibrational intensities and self-broadening and self-shift coefficients for the X1Σ+ v = 30 ← v = 1 band of 12C16O // J. Mol. Spectrosc. 2001. V. 210. P. 119–26. DOI: 10.1006/jmsp.2001.8447.
22. Predoi-Cross A., Hnatovsky C., Strong K., Drummond J.R., Benner D.C. Temperature dependence of self- and N2-broadening and pressure-induced shifts in the 3–0 band of CO // J. Mol. Struct. 2004. V. 695–696. P. 269–86. DOI: 10.1016/S0022-2860(04)00043-2.
23. Jacquemart D., Mandin J.-Y., Dana V., Picqué N., Guelachvili G. A multispectrum fitting procedure to deduce molecular line parameters: Application to the 3–0 band of 12C16O // Eur. Phys. J. D. 2001. V. 14. P. 55–69. DOI: 10.1007/s100530170235.
24. Picqué N., Guelachvili G., Dana V., Mandin J.-Y. Absolute line intensities, vibrational transition moment, and self-broadening coefficients for the 3–0 band of 12C16O // J. Mol. Struct. 2000. V. 517–518. P. 427–434. DOI: 10.1016/S0022-2860(99)00267-7.
25. Picqué N., Guelachvili G. Absolute wavenumbers and self-induced pressure lineshift coefficients for the 3–0 vibration–rotation band of 12C16O // J. Mol. Spectrosc. 1997. V. 185. P. 244–248. DOI: 10.1006/jmsp.1997.7396.
26. Donald R., Burgess Jr. Self-Diffusion and Binary-Diffusion Coefficients in Gases. NIST, 2024. 22 р. DOI: 10.6028/NIST.TN.2279.
27. Borkov Yu.G., Solodov A.M., Solodov A.A., Petrova T.M., Karlovets E.V., Perevalov V.I. Fourier transform CO spectra near 1.6 μm // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2020. V. 253. P. 07064. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2020.107064.
28. Huang Q., Wang J., Li J.-K., Nie Z.-L., Liu A.-W., Tan Y., Hu S.-M. Line shape parameters of self-broadened CO transitions in the (3–0) overtone band // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2025. V. 343. P. 109483. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2025.109483.
29. Люлин О.М. Определение параметров спектральных линий из нескольких спектров поглощения с помощью программы MultiSpectrum Fitting // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 5. С. 408–416. DOI: 10.15372/AOO20150504; Lyulin O.M. Determination of spectral line parameters from several absorption spectra with the MultiSpectrum Fitting Computer Code // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 6. P. 487–495.