طیف نگاری لیزری پرتو ملکولی

در این رساله مقدمتا به طیف نگاری و اقتباس فرمولهایی برای عبارات چرخشی و ارتعاشی بحث شده است . سپس بطور اخص یکی از روش های طیف نگاری بنام طیف نگاری پرتو مولکولی (molecular bean spectroscopy) به کمک باریکه ای از یک لیزر تک مد مورد بحث واقع شده ست . استفاده از این روش جدید باعث تقلیل در پهنای دوپلری طیف (900mhz) تا حدی کمتر از دو مگاهرتز خواهد شد. علت این امر آن است که در پرتو مولکولی همه مولکولها در یک جهت خاصی که همان جهت مسیر پرتو است حرکت می کنند. مزیت مهم دیگر پرتو مولکولی سرد بودن آن است ، گاز مورد آزمایش که در فشار یک اتمسفر در مخزن محبوس است از یک شیپوره عبور داه می شود و سپس وارد محوطه ای با فشار بسیار کم که به کمک پمپ های خلا ایجاد می گردد خواهد شد. با این روش گاز تحت عمل گردایان فشار تا حد پائین تراز دمای انجمادش سرد می شود. برای جلوگیری از عمل چگالش گاز در دهانه شیپوره از گاز تک اتمی بعنوان گاز حامل جهت تهیه یک پرتو تخم گذاری شده (seeded beam) استفاده می شود. (درصد بسیار کمی از مولکولهای گاز را در یک گاز تک اتمی مخلوط می کنند). عمل سردسازی موجب تقلیل سطوح تحریک شونده و در نتیجه کاهش پیچیدگی های طیف مولکولی خواهد شد. در فصل چهارم این نوشتار ترازهایی چرخشی مولکول no2 با توجه به تئوری های ذکر شده قبل مورد بررسی قرار گرفته و سعی شده که دلائلی برای شکافتگی های ساختار ریز و ساختار فوق ریز ترازهای چرخشی در محدوده 15600cm-1----------15633cm-1 که توسط آقای دکتر مهدی زاده [37] اندازه گیری شده اند ارائه شود. انرژی هر تراز چرخشی با استفاده از مدل فرفره نامتقارن کشیده (prolate) با در نظر گرفتن عبارت های عدم تقارنی تا مرتبه سوم محاسبه شده و در هر یک از باندهای ارتعاشی پیدا شده دراین منطقه ثابت های طیف نگاری b و d و h محاسبه شده است .ثابت های اسپکتروسکوپی بدست آمده در توافق با کارهای ری نس [48] (raynes) و فوت (foth) [29] است که روی باند شناخته شده ای مانند باند 99 (نامگذاری اسمالی (smally)[17] انجام شده است . ساختار ریز ترازهای چرخشی مختلف مقدار ثابت ساختار ریز در آن تراز معین می کند مقدار بدست آمده برای باند شماره 3 در این فاصله توافق بسیار خوبی را با مقادیر محاسبه شده تاناکا (tanaka)[44] نشان می دهد. اما در باندهای دیگر اغتشاشات حاصل از جفت شدگی های ارتعاشی ترازهای بالای حالت الکترونی a1 و ترازهای حالت الکترونی b2 باعث افزایش شکافتگی های ساختار ریز و همچنین اثری بی قاعده "عبور سطوح از یکدیگر" (level crossing) شده مقدار و علامت ثابت ساختار را تغییر می دهد. علت ایجاد شکافتگی های ساختار فوق ریز را می توان به برهمکنش هایی نظیر به همکنشس فرمی (برهمکنش اسپین هسته i و اندازه حرکت زاویه ای (j n+s) و بر همکنش بین اسپین الکترون اسپین هسته نسبت داد. ثابت برهمکنش فرمی qi و ثابت برهمکنش اسپین-اسپین یا توجه به فاصله های اندازه گیری شده تعیین گردیده است ، که با مقادیر اندازه گیری شده پرش (persch)[49] در توافق است ثابت برهمکنش فرمی برای حالت پایه qi با استفاده از داده های آزمایشگاهی محاسبه شده مقدار بدست آمده در توافق با کارهای لی (lee)[42] و برد (bird)[46] است .