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Messung druckinduzierter Effekte an Absorptionslinien von Acetylen

Valipour, Hamid

In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse einer verbreiterungsspektroskopischen Untersuchung an Absorptionslinien von Acetylen vorgestellt. Mit Hilfe eines Laserdiodensystems und einer Herriott-Multipass-Absorptionszelle wurde die Schwingungsbande nu_1+3nu_3 von Acetylen im Bereich von 12625 bis 12730 cm-1 rotationsaufgelöst spektroskopiert. Für 20 Linien aus dem P- und R-Zweig dieser Bande wurden die Linienverschiebungskoeffizienten, die Linienverbreiterungskoeffizienten, die Linieneinengungskoeffizienten und die Linienintensitätsparameter ermittelt und ihre Abhängigkeit von der Rotationsquantenzahl J untersucht. Dabei wurde zum ersten Mal eine systematische Untersuchung der Selbsverbreiterung und der Fremdgasverbreiterung der Linien bei den Fremdgasen N_2, O_2, Luft und den Edelgasen He, Ne, Ar, Kr und Xe durchgeführt. Insgesamt wurden für die 20 Rotationslinien, die hier untersucht wurden, mehr als 9000 Kurven bei verschiedenen Drucken und Fremdgasen aufgenommen. Die gemessenen Linienformen wurden erfolgreich mit dem Galatry- und dem Rautianprofil reproduziert, die eine Einengung der Dopplerverteilung infolge der geschwindigkeitsändernden Stöße berücksichtigen. Außerdem wurde mit dem verallgemeinerten Voigtprofil gearbeitet, das die Geschwindigkeitsabhängigkeit des Absorptionswirkungsquerschnittes für die Lineneinengung verantwortlich macht. Hierfür wurde ein selbstgeschriebenes Programm-Paket entwickelt, mit dessen Hilfe die notwendigen Linienprofile mit der erforderlichen Genauigkeit berechnet wurden. Die Ergebnisse weisen eine gute interne Konsistenz auf und zeichnen sich gegenüber den wenigen Daten, über die in früheren Arbeiten berichtet wurde, durch ihre erhöhte Genauigkeit aus. Dies ermöglichte eine erfolgreiche Bestimmung der J-Abhängigkeit der druckinduzierten Koeffizienten. Die ermittelten Verbreiterungskoeffizienten stimmen mit den Ergebnissen der früheren Arbeiten für andere Schwingungsbanden des Acetylens gut überein. Somit wird durch die vorliegende Arbeit die Schwingungsunabhängigkeit der Verbreiterungskoeffizienten bestätigt. Das hohe Signal-Rausch-Verhältnis der Messungen ermöglichte zudem, zum ersten Mal in einer Schwingungsbande von Acetylen eine J-Abhängigkeit der Einengungskoeffizienten nachzuweisen. Auch die Linienpositionen und die Linienintensitäten wurden mit erhöhter Genauigkeit gemessen. Nach Erweiterung des experimentellen Aufbaus mit einem Lock-In-Verstärker wurden auch einige Nachweisexperimente durchgeführt. Als Ergebnis dieser Messungen wurde eine Nachweisgrenze von 1 ppm Acetylen in Luft erreicht.