铥原子中等能量能级自然辐射寿命的时间分辨荧光测量

第 卷 第 期 光 学 学 报 年 月 工 工 工 , , 锈原子中等能量能级自然辐射寿命 的时间分辨荧光测量关 彭慰先 莫文俊 蒋占魁 吉林大学物理系 , 长春 郭 川 于英宁 王连杰 中国科学院长春应用化学研究所 , 长春 提 要 报道铁 原子 个中等能量激发能级 自然辐射寿命的实验测量值 采用两台脉冲染料激光器将 钉原子从基态激发到待测能级 , 再从饪原子激发态所释放的荧光随时间衰变的规律推算出自然辐射寿命 值 测量精确度为 关健词 饪 , 自然 辐射寿命 , 时间分辨带 光 。 引 言 原子和分子能级的 竹然辐射寿命及其相关的振子强度的精确测定对很多领域是非常重 要的 它也是对理论上采用的波函数正确与否的很好的验证 测量原子能级 自然辐射寿命 的各种在早期文献 仁」中已有评述 由于激 激发具有 良好的光谱选择性 , 消除了用常 规 龙源作非选择性激发带案的许多麻烦 在许多测量寿命的方法中 , 监测激发态所释放的 荧 随时间的指数衰减是最直接的方法 近年来 , 人们测量了大量的关于原子能级寿命的数据 , 可是对稀土元素的相应研究却很 少进行 有关铁原子能级寿命的数据只有几个低激发态闭和一些里德堡态阴等 , 大量中 等 能量激发能级的数据 尚无公布 本文报道了任 。 原子 个中等能量能级的 自然辐射寿 命实验测量值 实 验 技 术 饪原子的部分能级图和所采取的分步激发如图 所示 激 平激励原子跃迁的路线 分为三组 , 每一组所使用的中间能级分别为 “ 助 到 , 一 灯 印 一 , 一 和 ” , 一 每一步激光的波长都在可见区 , 这使所需激 光强度 易于得到保证 实验装置如图 所示 玫稿 日期 年 月 日 收到修改稿 日期 年 月 日 汤 国家自然科学基金会资助的项目 。 期 彭慰光等 撼原子中等能量能级自然辐射寿命的时间分辩荧光测量 ⋯ 七 云 念 习解 ﹄·欠必一勺 ‘六兽后 士 一 为 耐七 七七 、 七一 七 公司制造的 一 型 激光器 的倍频激光作为激励源 泵 浦 两 台 可调谐染料激 光器 一 和 一 这两台染料激光器的输出能量分别为每脉冲 和 为 了保证有效的分步激发 , 这两束染料激光之间有 的光学延迟 这两台 染料激 器所使用的染料 由激发方案决定 , 见 两束染料激 光 以 极 微 小 的 角 度 约 在原子束 中心交叉 , 且均垂直于原子束 激光脉冲的重复频率为 , 脉 宽 为 , 线宽为 为了消除激 齐散射 光对寿命测量的影响 , 在激光入 口及出 口处装有 长臂及一系列升栏 原子束装置 由高真空系统 、 加热柑涡及真空室组成 , 真空室的真空度为 丫 一 一个用 电阻丝对绕的加热炉套在不锈钢柑涡的外面 , 加热温度为 匆 ℃ 蒸气通过一系列孔栏进入真空室 , 以形成一个低准直 比的原子束 这些孔也起屏蔽来 自加热炉的杂散光的作用 原子束与激先束的相互作用区位于加热炉上方 处 受激 原子所释放的荧光经单色仪选频后被光电倍增管 弱 接收 弱 的输出信号 被 型 亡 刀 且 七 、 。 为 。七叹 吉 去昆七 、 · 。 七玉 , , 、 入了。 工 毛七细卿吻 以 往 亡主 乓 忿 二 一 工 七 刀 七 厂。 。 了 吕七 扩 ‘尸导 。 乃乙￡。夕 夕 ” 占 夕 生了 夕 住 万。 夕俨尸。 夕 夕 怪 ‘ 厂 尸 性了 吕 夕 户 , 。 夕 瓜 生 住 生 住 。 丑 生 。 吟 ‘ 茶心 一一四一六乙六 光 学 学 报 卷 宽带放大器放大 倍 , 然后送入 型信号探测与处理系统 公司制造 进 行记录 、 和处理 系统具有累加 、 平均功能 , 最终得到的荧 光曲线是采样点多点平 均的结果 , 每条瞬时衰减曲线 由 个采样点组成 使用该系统的指数拟合功能 , 可 以 由荧 允衰减曲线方便地得到待测寿介值 图 中的空心阴极灯用于单色仪的波长校准 光二极管给出的信号用于观测激 义波形 , 整个测量系统的触发信号由 一 引出 测量和结果 待测激发态的能级位置由文献 〔〕给出 通过示波器观察每一步激发引起的荧光信号 激光波长的正确调节由荧 光信号的最大值决定 图 是一条典型的荧失衰减 曲线 , 与之相 应的寿命值为 表 列出了实验测得的 个 能级的寿命值 , 其测量精 确 度 为 外 实验是在低原子密度情形下 约为 进行的 , 这就保证了测量结果不受碰 撞和辐射陷获的影响 前者使测量值变小 , 后者使测量值变大 探测系统的响应时间 大约 习远小于最短的寿命值 , 且寿命值计算所取的指数曲线段从激 少脉冲过后开始 , 这样就保 证了荧 ’ 信号张度不受激发脉冲形状和探测器响应时间的影响 型仪器本身的测量系 统误差很小 , 与偶然误差相比可 以忽略不计 每个寿命值的测量误差示于寿命值后面的括 号内 ” 取衬月 介山,二畜人 月习,口益杏习万︸昌 ’ ’ ’ 幽 刀 ” 馆 · 比 一 工二“ “ 为 ‘ 刀 川 一 。 七 吐 毛 七 参 考 文 献 , , 五 功 刀 七 , 功 , · 尸为夕。 , , 王成飞 , 蒋占魁 , 梁秀清等 锰原子激光发态 自然辐射寿命的测量 中国 激 光 , , 动 蹄 一 。 , 刀 , , 才 卜 七 主 五 娩 。 , · 召 , , 盯七 , 韶 , 工恤 , 饥幼 瑟朋尹 , 召决乙夕, 少加 刀哪 一 盯幼 皿 饥朗括 品 泊琳 , · · · 工 三 伍 , ,曰﹁一气,二一﹄护‘‘︸︸‘ 期 彭慰先等 摇原子中等能 最能级 自然辐射寿命的时间分辩荧光测量 」 应 一 一 妞 毗 〔 盯 叩 少 、。艺 尸 夕 坛 。 , 乞么, 。么肥 乞夕, 。 , 旦 口入 班 工 。 、 工 夕 九 刀 龙 才‘才 云。 之匀理 乞。汉 无。饥么 犷夕 , ‘ 。。乞 ‘ 乞 , 二 , 七 七。 七 一漪 肛 恤 主 七 一 。。 三 。七 七 飞 七主 邻 七 全 。 七 , 七主 , 一 七 一 ”。 ” “ ·