Аналитическая лазерная спектроскопия

Предисловие редактора перевода......Page 6
Предисловие к английскому изданию......Page 8
1.1.1. Спонтанное и вынужденное испускание, поглощение......Page 10
1.1.2. Принцип работы лазера......Page 12
1.1.3. Свойства лазера......Page 14
1.1.4. Схемы накачки......Page 16
1.2.1. Вынужденные переходы......Page 18
1.2.2. Механизмы уширения линии......Page 19
1.2.3. Спонтанные переходы......Page 21
1.2.4. Безызлучательная релаксация......Page 23
1.2.5. Измерение времени релаксации и сечения перехода......Page 24
1.2.6. Насыщение......Page 25
1.3. Процессы накачки......Page 28
1.4.1. Резонатор с плоскими зеркалами......Page 31
1.4.2. Конфокальный резонатор......Page 32
1.5. Режимы работы лазеров......Page 37
1.6.1. Лазеры на основе ионных кристаллов......Page 42
1.6.2. Газовые лазеры......Page 44
1.6.3. Лазеры на красителях......Page 51
1.6.4. Полупроводниковые лазеры......Page 54
1.7. Применение лазеров в физических исследованиях: нелинейные оптические эффекты......Page 56
1.8. Заключение......Page 58
Литература......Page 60
2.1. Введение......Page 61
2.2. Типы лазеров......Page 64
2.2.1. Твердотельные лазеры......Page 65
2.2.3. Газовые лазеры......Page 67
2.3.2. Режим свободной генерации......Page 68
2.3.3. Режим модуляции добротности......Page 69
2.4. Взаимодействие лазерного излучения с твердыми телами......Page 74
2.4.1. Образование кратера......Page 75
2.4.2. Образование факела......Page 85
2.5.1. Атомизация под действием лазерного излучения......Page 86
2.5.2. Дополнительное возбуждение искровым разрядом......Page 95
2.5.3. Дополнительное возбуждение с помощью безэлектродного высокочастотного разряда......Page 99
2.6.1. Искусственная газовая атмосфера......Page 101
2.6.2. Использование пространственного разрешения......Page 102
2.6.3. Использование временного разрешения......Page 103
2.7.1. Система освещения щели спектрографа......Page 104
2.7.2. Спектрограф......Page 106
2.7.3. Спектрометр......Page 108
2.8.1. Фотоэмульсии......Page 109
2.8.2. Фотоэлектрические детекторы......Page 110
2.9.1. Предел обнаружения......Page 112
2.9.2. Воспроизводимость......Page 117
2.9.3. Правильность......Page 118
2.9.4. Количественный анализ......Page 119
2.10.1. Локальный анализ......Page 120
2.10.2. Анализ поверхностей......Page 123
2.10.3. Микроанализ......Page 124
2.10.4. Макроанализ......Page 125
2.10.5. Специальные методы......Page 129
2.10.6. Лазерная искра......Page 130
2.11. Выводы......Page 131
Литература......Page 133
3.1. Введение......Page 137
3.2.1. Контуры атомных линий поглощения......Page 140
3.2.2. Процессы уширения......Page 143
3.2.3. Контур Фойгта......Page 146
3.2.4. Контуры линий в атомизаторах......Page 148
3.2.5. Измерение контуров линий......Page 150
3.2.6. Градуировочные графики......Page 155
3.2.7. Аналитические применения измерений контуров линий......Page 156
3.2.8. Диагностические применения измерений контуров линий......Page 158
3.2.9. Улучшение отношения сигнал/шум......Page 160
3.3. Эффекты насыщения......Page 162
3.3.1. Поглощение сильного монохроматического излучения оптически толстым слоем......Page 168
3.3.2. Доплеровское уширение в случаях высокой плотности падающего излучения......Page 169
3.3.3. Излучение с произвольным спектральным контуром......Page 171
3.4. Минимизация влияния доплеровского уширения......Page 175
3.5. Определения константы скорости тушения......Page 180
3.6. Поглощение возбужденными состояниями......Page 182
3.7. Увеличение поглощения при использовании внутрирезонаторной ячейки......Page 186
3.8. Заключение......Page 187
Литература......Page 188
4.1. Введение......Page 191
4.2. Типы флуоресцентных переходов......Page 193
4.3. Кинетические рассмотрения......Page 200
4.4. Основные выражения для сигнала флуоресценции......Page 202
4.4.1. Кинетика флуоресценции, возбуждаемой импульсным источником непрерывного спектра......Page 203
4.4.2. Кинетика флуоресценции, возбуждаемой импульсным монохроматическим источником......Page 207
4.4.3. Численная оценка нелинейной флуоресценции......Page 210
4.4.4. Рассмотрение многоуровневых атомных систем......Page 213
4.5. Форма градуировочного графика......Page 216
4.6. Локальная диагностика......Page 222
4.6.1. Температура пламени......Page 223
4.6.2. Квантовый выход......Page 225
4.6.3. Концентрации......Page 226
4.7.1. Характеристики лазеров на красителях......Page 227
4.7.2. Атомизаторы......Page 230
4.7.3. Рассмотрение систем детектирования и отношения сигнала к шуму......Page 231
4.8. Аналитические результаты......Page 233
4.9. Заключение......Page 239
Литература......Page 241
5.1. Введение......Page 243
5.2. Абсорбционная спектроскопия с использованием лазеров......Page 246
5.2.1. Высокочувствительные методы в абсорбционной спектроскопии......Page 248
5.2.2. Методы перестройки частоты в абсорбционной спектроскопии......Page 257
5.2.3. Абсорбционная спектроскопия, ограниченная доплеровским уширением......Page 268
5.2 4. Абсорбционная спектроскопия, ограниченная естественной шириной линии......Page 273
5.2.5. Аналитические применения лазерной абсорбционной спектроскопии......Page 286
5.3.1. Оптическое возбуждение молекул......Page 288
5.3.2. Молекулярная флуоресцентная спектроскопия, индуцированная лазерным излучением......Page 290
5.3.3. Измерения времен жизни возбужденных уровней молекул......Page 293
5.3.4. Спектроскопия, свободная от доплеровского уширения с оптическим возбуждением......Page 298
5.3.5. Спектроскопия столкновительных процессов......Page 301
5.3.6. Распределение продуктов реакции по энергетическим состояниям......Page 304
5.4.1. Спектроскопическое исследование молекулярных лазеров......Page 306
5.4.2. Гетеродинная спектроскопия......Page 307
5.5. Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния......Page 309
5.6. Молекулярные реакции, индуцированные лазерным излучением, и разделение изотопов......Page 313
Литература......Page 317
6.1. Введение......Page 326
6.2.1. Основные параметры лазерных датчиков для индикации параметров окружающей среды......Page 335
6.2.2. Системы детектирования и спектральная аппаратура......Page 339
6.2.3. Типы и свойства лазеров для дистанционного зондирования......Page 344
6.3.1. Характеристики пропускания лазерного излучения атмосферой......Page 350
6.3.2. Рэлеевское и ми-рассеяние......Page 352
6.3.3. Комбинационное рассеяние......Page 354
6.3.4. Теоретические основы......Page 361
6.3.5. Резонансное комбинационное рассеяние......Page 362
6.3.6. Флуоресценция и поглощение......Page 366
6.4.1. Уравнение лазора для рассеяния и ДПР......Page 367
6.4.2. Уравнение лазора для случая флуоресцирующего объекта......Page 374
6.4.3. Источники шумов......Page 382
6.4.4. Отношение сигнал/шум......Page 385
6.4.5. Предельные случаи отношения сигнал/шум и его улучшение......Page 388
6.4.7. Обеспечение безопасности глаз наблюдателя......Page 400
6.5. Применение лазоров для исследования атмосферы......Page 408
6.5.1. Исследования атмосферы......Page 410
6.6.4. Контроль качества воды и изучение распределения хлорофилла в природе......Page 442
6.7. Выводы......Page 443
Литература......Page 444
7.1. Введение......Page 450
7.2.1. Введение......Page 452
7.2.2. Случайные процессы, случайные переменные, детерминированные и случайные функции......Page 453
7.2.3. Среднее по времени и среднее по множеству; сигналы, шум и фон......Page 456
7.2.4. Временное представление — корреляционные функции......Page 460
7.2.5. Частотное представление — энергетический спектр и спектр мощности......Page 480
7.3.1. Линейные системы — определения и общие свойства......Page 486
7.3.2. Фильтры с постоянными параметрами......Page 489
7.3.3. Фильтры с изменяющимися во времени параметрами......Page 496
7.3.4. Оптимальная фильтрация......Page 510
7.3.5. Осуществление линейной фильтрации......Page 512
7.4.1. Физические источники шума......Page 515
7.4.2. Шумы электрических цепей......Page 519
7.5.1. Основные характеристики и типы фотодетекторов......Page 520
7.5.2. Детектирование единичных фотонов......Page 527
7.6.1. От аналоговых к цифровым величинам......Page 529
7.6.2. Аналоговая и цифровая электронная аппаратура......Page 533
Литература......Page 534
8.1. Некоторые свойства лазеров......Page 544
8.2. Абсорбционные измерения......Page 550
8.2.1. Модуляция частоты......Page 551
8.2.2. Внутрирезонаторное поглощение......Page 553
8.3. Измерения флуоресценции......Page 564
8.3.1. Определение натрия в откачанной ячейке методом резонансной флуоресценции......Page 565
8.3.2. Определение натрия при производстве оксидных полупроводников в печах......Page 568
8.3.3. Наблюдение естественной ширины линий......Page 569
8.3.4. Изотопный анализ......Page 573
8.3.5. Флуоресценция в пламенах......Page 574
8.3.6. Флуоресценция небольших молекул и радикалов под действием импульсных лазеров......Page 580
8.3.7. Флуориметрия в конденсированной фазе......Page 581
8.3.8. Распределение населенностей по энергетическим состояниям......Page 582
8.4. Микрофлуоресценция......Page 584
8.5. Когерентная антистоксова спектроскопия комбинационного рассеяния......Page 588
8.6. Гальваническое обнаружение оптических поглощений......Page 589
Литература......Page 590
Предметный указатель......Page 594
Формульный указатель......Page 601