Uv Molekularna Spektroskopija Iz Eiektron Impakta Za Aplikaciju Planetarne Atmosfere i Astrofizike

8/19/2019 Uv Molekularna Spektroskopija Iz Eiektron Impakta Za Aplikaciju Planetarne Atmosfere i Astrofizike

1/30

UNIVERZITET U BIHAĆU

VISOKA ZDRAVSTVENA ŠKOLA

SMJER: SANITARNO INŽENJERSTVO

SEMINARSKI RAD IZ FIZIKE

TEMA: UV MOLEKULARNA SPEKTROSKOPIJA IZ EIEKTRONIMPAKTA ZA APLIKACIJU PLANETARNE ATMOSFERE I

ASTROFIZIKE

STUDENTI: MENTOR:- Rijdana Z!i" B#"$ P#%!i&an$&i"

- Sa'ija Ma!($)

- A*i+a Ša%in$&i"

Bihać, februar 2015.


2/30

SADRŽAJ

1. Uvod....................................................................................................................................2

2. Uv spektroskopija molekula u planetarnoj atmosferi..........................................................2

3. parti i eksperimentalne metode.........................................................................................2

!. "ada#nji status $2, %2, &' i "'2..........................................................................................2

!.1. $2- U(.............................................................................................................................2

!.2. $2- (')*.........................................................................................................................2

!.3. %2 +U(...........................................................................................................................2

!.!. %2 U(............................................................................................................................2

!.5. &'...................................................................................................................................2

!. "'2 .....................................................................................................................................................................................................2

5. /akljuak................................................................................................................................2


3/30

1.Uvod

U ornjim atmosferama i prstenastim podrujima emaljskih i jupiterskih planeta i

medjuvijedanom prostoru )"4, jedan veoma vaan mehaniam a prijenos enerije idijanostike spektroskopije jesu pro6esi sudara elektrona onih neutralne i jonske vrste kojidovode do elektromanetnoa raenja. 7est planeta /emlja, 4ars, 8upiter, "aturn, Uran i

%eptun posjeduju unutrasnja manetna polja koja ubravaju 6esti6e i taloenje enerije u planetarnoj atmosferi Baenal i ostali, 2009.

4erkur tako:er posjeduje unutrasnje manetsko polje sa nesto rarije:enom atmosferom koja je planetarna eosfera. "talno postojanje eneretsko ultraljubiasto dnevno svijetla iaurore u sunevom sistemu je bilo prouavano spektroskopski vi#e od 30 odina koristeći

posmatranja i medjuplanetarno svemirsko broda, poev od (o;aer


4/30

S!i(a ,- =ipi6ni tipovi objekata prou6avanih svemirskim brodom koji je opremljen U(opservatorijama su /emlja emaljski objekti, 8upiter jupiterske planete, i nebula u vidu

konjske lave )"4HU( molekularna spektroskopija pod utje6ajem elektrona astrofiika

"a pojavom posljednje enera6ije U( instrumenata a posmatranje prostora sa visokomreolu6ijom npr. "pa6e =eles6ope )main "pe6troraph "=)" ) aint 'bje6t "pe6troraph'" sa U( spektralnom ja6inom od I10⁵, emisije vanjskih planeta su bile mnoo pomnije

prou6avane sa boljom reolu6ijom i u rali6itim spektralnim podru6jima.

2- UV spektroskopija molekula u planetarnim atmosferama

*adi ilustra6ije odnosa imedju spektroskopskih opserva6ija, molekularnih parametara, i planetarnih elemenata, preentirat 6emo primjer jupiterove aurore. Cro6esi svjetlosnih rakana nebu su sli6ni s inimkom 6esti6a 6iji su ubrani fluksevi amijenjeni fotoelektronskimfluksevima. Crika jupiterovo manetno polja koji je u sprei sa jonosferom moe sevidjeti u 2A.2 ilustra6iji, ajedno sa modelom primarnoJsekundarno diferen6ijalnoelektronsko fluksa elektroniDsD6mKDe( sa rali6itim visinama jupiterove aurore. uroralni

U( spektrum proiveden dejstvom ubranih elektrona moe se koristiti kako bi se ira6unalavrijednost a L, ubrani elektronski eneretski fluks lavnih 6esti6a, i ₀, te njihovakarakteristi6na enerija "tri6kland i ostali, 1@@5. 4odeliranje dinami6no odnosamanetosfere-jonosfere koji proivode jupitersku auroru je tek nedavno opisano Bun6e i&oMle;, 2001, &oMle; i Bun6e, 2001, $ill, 2001. 'vi autori smatraju da auroralni oblikupu6uje na prisustvo postoje6e Birkelandovo sistema lobalnih ramjera koji se poklapa saI30*j. 'vaj sistem prolai kro uaoni momentum ka spoljasnjoj pokretnoj plamiadravaju6i srednju manetosferu u bliini rota6iono prstena $ill, 2001. U podru6juulanih struja silanih elektrona, poten6ijali rasporedjeni po polju ubravaju elektrone ka

auroralnim enerijama od 10-100 ke( 4auk i ostali, 2002, sto auvrat proivodi U( i


5/30

vidljivu auroru putem sudara elektron-molekula koji su posmatrani svemirskim brodom na jupiterskim planetama.

S!i(a .- /apremina stope emisije (N fotoniDsD6mO, a jednostavnu spektralnu liniju $₂molekule na valnoj duljini, N, emitovanih u aurori jupiterskih planeta moe se pisati kaojelllo i ostali, 2001, 2005a kaoP

(N Q j R jm N 1-Sj %, = 2A.1


6/30


7/30


8/30


9/30

S!i(a 0- 8upiterova "=)" slika snimljena 13. 8anuara 2001.. u 1.50, prikauju6i tri auroralneone polarne kape, auroralni oval i ivi6u sa 52>0.5 ar6sK projektovanih na sli6i. $"= "=)"!00 detektor a prou6avanje rota6ione strukture i kineti6ke enerije pobudjenih dijeli6a linije profila jello i &io66a, 1@@a. "vaki spektrometar posjedujedvostruki otvor te dvostruke resetkaste nosio6e da omou6e skeniranje preko dva dometa savalnom duinom npr. ekstremni ultraviolet U( od !0 do 120nm, daleki ultraviolet U(od 110 do 310nm, ili vidljivi-opti6ki )* (')* od 300 do 1100nm, be probijanja vakuma.

?oriste6i ovaj instrumentarij, "G je proveo mjerenja koja su se sastojala od osnovnih podataka opti6ki tanko U(-a i (')* floures6entno spektra 50-1100nm sa spektralnimreolu6ijama imedju 0.002 i 1nm i apsolutne eks6ita6ije popre6no presjeka sa enerijom

elektrona od 0-2 ke( a nekoliko stabilnih asova kao sto su $₂, $E, E₂, $e, r, %e, &',&'₂, $₂', '₂, %₂, "'₂, %', %'₂, %₂', te a radikalne atomske asove $ i '.


10/30

(eliki broj podataka dobivenih analiom rali6itih satelitskih misija ore pomenutih, koristilisu "G mjerene popre6ne presjeke i linije profila $ord i ostali, 1@@2, &io66a i ostali 1@@9a,b,Crane i ostali 1@@9, eldman i ostali, 2001,


11/30

S!i(a 1- 8CG instrumentarij koji se sastoji odP a atomsko radikalno ' ivora sa niskimreolu6ijskim spektrometrom ND]NQ1000 8ohnson i ostali, 2005H b visoko-reolu6ioni 3mspektroraf sa &oda6on 4&C detektorima koji su sli6ni detektoru na &assiniju U()",ND]NQ50 000 Gie i ostali, 1@@5H i 6 atomski $ radikalni ivor sa nisko reolu6ijskimspektrometrom, ND]NQ1000 8ames i ostali, 1@@9.

/apremina interak6ije ukrstenih snopova priblino inosi 2mmO. mitovani fotoni kojiodovaraju ra6enju pobudjenih stanja odabranih vrsta, su detektirani U( spektrometrom sasvojom opti6kom osom na 5!.9!⁰ mai6ni uao ili @0⁰ sa ukrstenim elektronskim imolekulanim snopovima.


12/30

S!i(a 2- "hematski prika ukrsteno elektronsko snop-molekula-snop aparatusa a bmjerenje elektronski iavano fluores6entno spektra i 6 emisija popre6nih presjeka kaofunk6ija eks6ita6ijsko mjerenja enerije kontinuiranim skeniranjem enerije elektrona, npr.od 0 do 2 ke(.

U elektronski uvjetovanom eksperimentu emisje, molekula u osnovnom elektronskom Fstanju je pobudjena do elektronsko stanja T. 4odel ra6enja i podru6ja interak6ije, a

prijela DT, v, 8D W D>, vf, 8fD i 6iljne molekule, kao sto je $2 ili &', je asnovan naira6unatoj vjerovatno6i trani6ije i poi6ije rota6ionih linija *on6ina i Gauna;a 1@@!. npr. a$2, G;man i erner koriste model bralla i saradnika 1@@3a, b, 6, 1@@9, 1@@@, 2000.

/a &' &etvrti Coitivni "istem, koriste se trani6ijske vjerovatno6e kao i molekularnekonstante predstavljene u 4ortonu i %oreau 1@@!.

4odel elektronski pobudjenih $₂ molekula je bio ve6 preentiran u ranijim radovima Giu iostali, 1@@5, 1@@A, 2000, 2003H 8onin i ostali, 2000.

'vdje 6emo ih ukratko objasniti. Copula6ije osnovnih stanja rota6ijskih nivoa su kontrolisanitemperaturom asa i nuklearnim spinom okretanjem molekule. 4olekule u osnovnom stanjuu vibra6ijsko-rota6ionom termalnom ekvilibrijumu su pobudjene u rali6ita vibra6iona stanjau odnosu na stopu eks6ita6ije T, v, 8, e. )ntenitet fotoemisije u rali6itim podru6jima od


13/30

vibra6iono stanja DT,v, 8D je podjeljen na osnovu odnosa rananja, prediso6iono polja te prejoniiraju6e polja.

)ntenitet fotoemisije, (, fotoniDsD6mO u svakoj ta6ki >,;, u oni interak6ije definisanmedjuprostorom koji je odredjen medjuprostorom enerije elektrona i molekularne enerije

u laboratorijumu uklju6uju6i i samoapsorp6iju i prediso6ija6ijuP

dje je F, T, (f , v, 8f , 8 je instein-koefi6ijent a spontani prijela i pobu:enostanja ^T, v, 8_ Covratak na ^F, ( f , 8f _ a F 1`J stani6u emlje F, T, v, j ukupnavjerojatnost emisije ukljuujući i prijelae na manje sinlet-rake stani6a i na raini

kontinuum F 1`J

stani6a SC T, v, j predisso6iation J pre -ioniation prinos =r F, T, v, 8,= je funk6ija prijenosa a samo-apsorp6ije koju reonan6ije linijama volumni ubudepobu:enja D s D 6m3 u tom trenutku >, ;, daje

?oristimo indeks i da predstavljamo poetno stanje elektronski F, vi, 8i_, indeks jastupa stani6u ubu:eno elektrona T, (, 8, % i Q %o c f >i i presjeka ubude, ji Q vi, v, 8i,8. (olumni ubude T, v, 8, e propor6ionalna ustoćom %i molekule u poetnomvibra6ijsko-rota6ijski raini vi, 8i, a monoenereti6 protoka elektrona uinak e ahvaljujućielektronskim rakama danu


14/30

Cojedinani rovibroni6 eks6ita6ije presjeka i ij e moe se iraunati i ponateustoće vjerojatnosti i mjerene ubude funk6ije $2 Giu et al., 1@@A. /a anemarivostsamoapsorp6ije, ukupno bend sustava volumetrijsko fotoemisijsko inteniteta u jednadbi2A.! propor6ionalna je ukupnom popreno presjeka emisije, em i neutralne ustoće plina,

%0. `em odnosi se e> kako pokauje usporedbom jednadbi A. i @. 'mjer em podijeljena e>daje toplinski prosjek prinosa emisije a svaku od unerade *;dber stani6a u tabli6i 2A.1


15/30

vjedane atmosfere, vodika kemije proima astronomske promjene i prua markerevjedane evolu6ije Ealarno, 1@@3, 1@@5.=ijekom protekla dva desetljeća, opaanja )"4 su

pokaali da je $2 je aktivna komponenta stvaranja vijeda.

(rlo pre6ian sintetski spektar modela $2 U( astronomiji ravijen je posljednje

vrijeme Eols et al, 2000H,. 8onin et al, 2000H. Giu i sur, 2003H.


16/30

S!i(a 5. 4odel linija spektra od B 1` J W F 1` J, & 1gu W F 1` J, B 1 ` JuW F 1 `J,i E1gu W F 1` J band sustavi $2 na 300k i 100 e( be self-apsorp6iju. 4odel se temelji na liniji

poi6ijama i vjerojatnosti prijelaa brall et al. 1@@3a, b, 6, 1@@!, 1@@9, te emisije

elektrona presjeke Giu et al. 1@@A.

S!i(a 6- %ad-par6elom promatrano spektara $4 Q 1!0 i modela spektara $2

nisko tlaka reima poadinsko pritiskom od 1,2 c 10-5

=orr. (isoki tlak spektra obuhvaćavalne duljine od @!5 do @0. 4odel koristi prijelane vjerojatnosti brall et al. 1@@3a, b,


17/30


18/30

S!i(a ,


19/30

S!i(a ,,- inteniter visoke raluivosti spektra u jedini6ama presjeka 6m2 aelektron-impa6tindu6ed fluores6entnimm spektrom od 3.300 to12,000 $2 na 100e( u trivalne duljine u podrujimaP 1 re#etkastim-2 3300-9500 u 6rno, re#etka-3 9,500-10,000 u duo-6rti6a svjetlo siva, i teorija 10,000-12,000 ukratko-6rti6a tamno sive

boje. $T vi#estrukih ramjera je iskljuen uilar i sur., 200A

'vaj veliki kaskadni presjek je vaan, jer prosjena sekundarna enerija elektrona u

planetarnoj termosferi i komikom-raka -indu6iranoj ionia6iji u molekularnom oblakunalai se ime:u 20 i 100e(


20/30

S!i(a ,.- 20 e( stabilno stanje kaskada J iravna spektra i linearne reresije fit pomoću 20( pulsirajućim pi#tolj kaskadni spektra i 20 e( modela iravnom ubude spektra. $ GT jeukljuena u model kao monokromatski linije. oton vrata odode a pulsirajuće-un spektra

je 135 ns Ei6ek et al., 2000.

unk6ija ubude a- b slijeda prikaana je na sli6i 2A.1!. "lika tako:er pokauje 20 (spektar i onaava relativnu vanost i valnih duljina podruje a jake kaskade i a- bkontinuuma u U(. =ripletnih stani6a lavni ivor diso6ija6ije od vodika molekule utje6ajaelektrona.


21/30

S!i(a ,/- $2 3` J W b 3ù J ubude funk6ija od 0 do 200 e( jello i "hemansk;,1@@3.. Umetnuta je u kombina6iji U( i 4u( spektar $2 3` J W b 3ù J kontinuum na20 e(. &ross-ileći podruje prikauje bend loptu u spektrometar a mjerenje funk6ijeubude.

S!i(a ,0- Usporedba promatrano $2 B- F dipol- dopu#tene direktno J dipol-abranjenekaskadne ubude funk6ija a v Q 0 vrsta, u odnosu na v_ 9 dipol-dopu#tene ubudefunk6ije takasta.

Eodatna vana tema veana a niske enerije elektrona ubude *( stanja $2 ukljuujereonan6iju ubude, pootovo od G;man bendova. %edavno smo objavili analitiki model an Q 2 G;man band sustava B 1ù J W F 1` J $2 Giu i sur., 2003., koja je tona, na prau.

%a sli6i 1!. koja a B 1ù J stanje, mjerenja U( ubude funk6ije jedne rota6ijske linije niskeraine vibra6ije 0-! sadri pored praa strukturu koja proilai i kombina6ije reonan6ije,dipol-abranjene, i dipol-dopu#tene komponente. "lika 2A.15 prikauje mjerenje B 1ù J 0,!C3 visoke raluivosti funk6ije ubude.

4.3. N 2 %&U"

%ajjai dipol-ostavljeni prijelai %2 javljaju se u U( jello et al., 1@A@b. Ubude

od %2 *( navodi prisutni u U( i U( A0-1!0 nm ira vanu ulou u uspostavljanjufiike sastav %2-bearin atmosferi /emlja, =itan, =riton i Clutona. lektronski prijelai


22/30

nastaviti s F 1` J osnovno stanje na devet pomno raspore:eni 12-15 e( *(stani6a, koje suivor molekularnih emisija u U( promatranom strane letjeli6e jello et al., 2009. =ri odtih *vstani6e , b 1gu, b 1ù J, a 6! 1ù J, su vrlo unemiren, slabo do jako predisso6iated, a imai naajno uajamno emisije dijelove npr, 8ames i dr., 1@@0.

Citanje je prouavano od strane "tevens et al. 1@@!, koji je ravio a 6 ! 0, v modela vi#estruko raspr#enja a emaljsku atmosferu i pokaalo je da 6 ! 0,0 bi trebao bitislab ili nemjerljive bliu vrha fotoelektronska ubude i da 6 ! 0 , 1 bi trebao dominirati nad6 ! 0,0. "lina analia je uinjena a =itana raenje neba koje "tevens 2001, 2002 i"tevens et al. umjesto 2003, koji je tvrdio da je & ! 0,0 pore#no identifi6iran na =itanu idvije istaknute % ) multipleta @5,2 i @,! nm primarno proivode fotodiso6ijativne ionia6ijeCE) %2 su bili prisutni. =o je nailo da je =itan U( da;loM moao biti ubu:eniskljuivo "un6a ?ljuni emisije %) koja nije mola biti uvjerljivo identifi6irani U(" boniske spektralne reolu6ije 3 nm danas su identifi6irani s vi#im spektralne raluivosti 0,5

nm i U()" instrumenta na letjeli6a &assini.Gaboratorij spektra 0.02nm $4 pokaao je prisutnost oko 200 spektralnih

naajki i elektron-ubu:eni %2 u istom rasponu U( spektra. jello et al., 200@. U prosjeku nastaje nekih 10 emisija a svaku moućnost. %ajjaa moućnost je broj 1!, % ))vi#estruk 3C-3E0 u bliini 10A.5 nm s intenitetom od 2.3 *a;leih *. Eok (o;aer 1

promatran sa samo nekoliko U( moućnosti, U()" dnevni sjaj spektra pokauje 1moućnosti, s &! 0.0 koji istiu njeovu odsutnost. &jelovitost noćno sjajaj spektra, nemavisoke raluivosti 0.01nm $4 i laboratorijska istraivanja su optiki tanka, elektronutje6aj %2 fluores6entni U( spektar je 50-120nm budući da je bio srednje raluivosti

0.03nm $4 u istraivanjima provedenim prije 20 odina. jello et al., 1@A@b. "Gnapori a veću reolu6iju $4 I 0.002+0.010 nm, istraivanja su u tijeku. %ovijalaboratorijska mjerenja visoke raluivosti su prona#li devet *( stanja koja pridonose emisijispektra %2 U( A0-1!0nm.

=a stanja imaju lavne kvantne brojeve do nQ i doprinose emisiji i prediso6ija6iji presjeka %2 u U(. &! 0.1 analia je kori#tena a odre:ivanje prinosa prediso6ija6ije asvaku rota6ionu rainu u prijelanom trenutku. ) imamo pune spektralne moedle arota6ijske strukture &! 1ù v Q 0

F1

`J

v Q 0,1,2 napredovanja na @5.@, @A.0 i 100.3nm "tevens, 2001H Giu et al.,2005, 200A s kojima moemo sintetiirati optiki deele fotoelektronski-ubu:ene spektralnelinije pomoću modela vi#estruko raspr#enja. =renutno je potrebno prouiti rota6ijske

presjeke i prinos preddiso6ija6iji od najjaih preostalih vibra6ijskih moućnosti. 'sim toa,niska temperatura =itan atmosfere potie potrebu a laboratorijskim mjerenjima presjeka priniskim temperaturama od 120? koji se nalae u bliini meopaue 500km do 1A? naeksobai na 1!00km. ilson and tre;a, 2005. 4i smo usavr#ili ekspanije hla:enjamolekula kro isijavane mlani6e a interak6iju molekularno-rano elektronsko snopa kojiodovara temperaturi =itan atmosfere i namjeravaju se provoditi takva istraivanja.


23/30

4.4. N 2 'U"

*ane svemirske misije su letjele i promatrale emaljske %2 emisije u U(spektralnim reimima. =o ukljuujeP 4"F, =)4E C'G*, )4 GB$ je presjek a iravna bu:enja optika koja su abranjena ∼55s1g +F1`J

GB$ sistema 120-210nm, ukljuujući i GB$" 1!1-153 nm i GB$G 19-1A1 nm

• eq E e J %2 W eq E e q ] E e J %2 W eq J %2 J h a 1`u i M 1]u W a 1g

6as6 GB$a kaskadnu emisiju od optiki abranjene _ 1 ms trani6ije kaskade a 1`u i M1]u W a 1g a GB$ sistem.

• eq E e J ' W eq E e q ] E e J ' W eq J ' J h 3C2 W 5"2o na 135. nm

e> a optiki abranjenu emisiju ∼ 1A0s od ') 135. nm.

• eq E e J 'Weq E e q ] E e J 'Weq J ' J h 3s 5"2oW3p 5C1,2,3 i 3s 3"1oW3p 3C0,1,2

6as6 ' ) a dipole- dovoljeni hv 1q10ns od ' ) 999.! ) A!!. nm na vi#im redovimastanja

Covijest GB$ presjeka po mjerenjima ele6tron-impa6t je preledao (an der Burt iostali 1@A@ i 4eier 1@@1. Utvrdili su da postoje naajne ralike u presje6ima s


24/30

vrijednostima a iravno ubu:eno a-stanje koje se ralikuju a otovo dva faktora, u nekimsluajevima. *alike mou biti s obirom na eksperimentalna oranienja, nepravilnerauni6e doprinosa kaskadama ili oboje. 'blik funk6ije ubu:enja ivire na oko 1Ae( premamjerenju jello i "hermansk; 1@A5. =o je bio standardni presjek koristi u kori#tenju dok

nova mjerenja nisu postal dostupna. "A5 je dobio vrijednost od 3.02 > 10-19 6m

2

na 1Ae( avrh ubu:enja presjeka modela u laboratorijskim poda6ima. 'tkrili su da prediso6ija6ijarauna ima ubitak od 12.2@ od svih pobu:enih a-stanja. 'dvojak emisije omjera a ukupneemisije je stoa 0.A991 inorirajući vibra6ijeDovisnost o vrtnji. /a kalibriranje svojihmjerenja "A5 koristi kao njihov standard, presjek a ele6tron impa6t na $2 donose $ G;manalfa. "A5 je usvojila presjek 0.A1A > 10-196m2 na 100e( 0.59A c10q19 6m2 na 200 e(. Unovije vrijeme, Giu i ostali 1@@A mjere $2 G;man s presjekom od 0.91 c 10q19 6m2 u

bliini vrijednosti od 0.903 c 10q19 6m2 preporuena od 46&onke; et al. 200A . Crematome, moemo smanjiti "A5 vrh GB$ ubu:enja presjek a 2.! c 10q19 6m 2 Q3.02c0.91D0.A1A.

/a emisiju be kaskade, to postaje 2.! c 10q19 c B Q 2.32 c 10q19 6m2. Conato jeod rada reund 1@92 da kaskada odvija ime:u jedno a 1g stanja i a 1ù i M 1]u stanja.?asnije pro6jene kaskade objavio je &artMriht 1@99, 1@9A i astes 2000. 'ba provodedetaljnje iraune interak6ija ime:u dva raliita stanja, ukljuujući laderin naprijed inatra, te pobolj#anje stanja vibra6ija, ranine efekte itd. /bo ispravno obrauna s 1gstopom, ukljuujući i interak6ije s a 1ù i M 1]u korisno je ivesti uinkovit popreni presjekemisije ) ispravno usmjeriti 1g stopu a uinke kaskade. =o je bio ajedniki pristup u kojem

je u potpunosti ravijen kaskadni model raunski previsok a rutinsku obradu satelitskih banih podataka.

Co#to je transla6ija a 1ù i M 1]u staljanje abranjeno, predpostavlja seda sva pobu:ivanjatih stanja se avr#avaju kao emisiona stanja. Ukupna veliina se moe emisione apremine oda stanja se moe pisati kao velion epobu:ivanja, u raranatom odnosu B, a emisijuP

dje je j broj emisija 6m3Ds i B raranati odnos a emisiju. 8ednaina se moe napisati kao

Eirektna veliina apremine pobu:ivanja je proivod veliine pobu:ivanja -faktor posekundi po molekuli i broju ustine %2, nP

dje se -faktor defini#e kaoP


25/30

Copreni presjek se mo#e napisati kao proivod vrha popreno presjeka normaliiranafunk6ija enerijeP Q peak ϕ E . 'nda je funk6ija enerijeP

dje opisuje amplitudu ovisnosti od -faktora. ko je isto a pobu:ivanje i emisiju, a stanjeveliine apremine emisije se moe definisati na slian nain

dje je definisan kao efektivni vrh popreno presjeka a emisiju i a-stanja ukljuujući

komponente kaskadi.

"ljedeći tmosferski Ultraviolet *adian6e )nterirani &ode auri6H. "tri6kland et al,1@@@ model je kori#ten a iraun thermosferino rasta lasnoće ubude be kaskade

pomoću najnovije \oun i suradni6i 2010 i 8ohnson i ostali 2005 presjeka a a, a i Mstanja na nekoliko solarnih aktivnosti i uvjetim osvjetljenja. 'trkili su da su omjeri aDa i Mstanja pomoću krati6a a omjere volumena povećanja ubude otovo neovisni o visiniime:u 150 i 250km u roku od 5 dje najveći dio potjee od dnevne svjetlosti.Uvr#tavanjem ovih jednadbi 1A, uinkovitost presjeka emisije stanja postaje eff Q 0.A991 c1.@A c 10+19 6m2 c 1 J 0.13! J 0.19! Q 1.9! c 10+19 6m2 c w1 J 0.31x, ili eff Q 2.2A c 10+ 196m2. Eakle na#a pro6jena ukauje na pobolj#anje stanja emisije a 31. %a#a pro6jena se

pojednostavljeno moe usporediti sa mnoo detaljnijim iraunima &artMriht 1@9A. iastes 2000. &artMriht 1@9A. po uoru na vibra6ije ranih %2 u )B& )) urora. %jeoviravni presjek je 3.02 c 10q196m2 inena:ujuće isti kao "A5.

4.( C?ao i većina obilnih me:uvjedanih molekula nakon $2, &' ira vanu ulou u

fotokemijskim )"4. 'mjer obilja &' i $2 je te#ko dobiti promatranjem )"4, ali se moeodrediti i teoretskih modela. 4odeli ukljuuju kemijske reak6ije u kojima fotodiso6ija6ijavakuuma ultraljubiastim (U( raenjem je lavni mehaniam a uni#tenje &', posebi6e urasponu od @1.1 nm, na rubu atomske apsorp6ijske $ kontinuuma, i 111,A nm, #to jediso6ija6ija rani6a &' u osnovnom stanju atoma. "topa fotodiso6ija6ije &' strane U(raenja je jedan od lavnih neivjesnosti u ovim modelima. U svjetlu tih nesiurnosti ivanosti &' kao obiljeja molekule, a obavljen je velik broj eksperimentalnih studijausmjerenih na pronalaenje podudarnosti ime:u &' molekularne apsorp6ije linije i linijeemisija molekularno vodika &io66a et al., 1@@9a, b.

(elika ralika u vrijednostima os6ilator prednosti -F, B-F, &-F i -F postoji uliteraturi. Ea bi se rije#ili odstupanja, proveli smo mjerenja visoke raluivosti U( ovih


26/30

stanja kako bi se utvrdila preddiso6ija6ija prinosa i os6ilatora snae &io66a et al, 1@@9a, bHBeele et al., 1@@@. )nternuklearna udaljenost od theminima u poten6ijalnim krivuljama*;dber navodi da nalijeu tono na minimum od temelja stanja, #to je reultiralointenivnim 0,0. U punu #irinu na pola maksimuma $4 od 0.003nm , moemo

rije#iti vrtnje stru6ture B 0.0 i 0.0.8ednostavan model koji se temelji na $onl-Gondon faktorima &io66a et al., 1@@9a, b

i okretne konstante odovara promatrano spektara. Crinos preddiso6ija6ije je AA, nalai sena 1g stanju u prosjeku a A5 a gJ stanja, a @1 a g - stanja. "pektar emisije &'-Fsustava uoen je u raenju neba spektra 4arsa i (enere ime:u 120 i 1A0 nm eldman i sur.,2000. GonMard od 125 nm, U( spektar obje planete dominiraju emisije &'. yetvrti

poitivan sistem W F i jaki ') i &) multiplet. 'sim toa, &' bends, B 1`J - F 1`J 0, 0 na115,1 nm i & 1`J - F 1`J 0, 0 na 10A,A nm, se otkriva, a u spektru (enere, postoji slab

pokaatelj 1g - F 1`J 0, 0 bend na 109.nm. Croivodnja mehaniama ubu:enih &'

molekula u =ermosferi pripisuje se fotodiso6ija6iji &'2 solarnom U( u kratkom odjelu od@2 nm. &'-F band sustav ubu:en bo utje6aja fotoelektrona i apsorp6ije suneveo U(fotona od strane oba &' i &'2 Barth et al., 1@@2.

"lika 15. Cojednostavni dijaram poten6ijalne enerije od &'*( stanja.


27/30

*eolu6ija ∼0.2nm od &' strukturetrake je dovoljno a relikovanje dvije vrste mehaniama pobu:ivanje u planetarnoj atmosfri ponato kao termosferina temperatura.

4.) S2

U 8upiterovoj slaboj atmosferi preovladava molekularna "'2 i njeni diso6irani proivodi "', " i ' i vjerojatne emisije i alotropi sumpora, "F ", "2, .... Eetaljan model pro6esa na )o ahtjev, kao prvi korak, a srednje raluivosti laboratorijskih istraivanja kao "Fi "'2 u funk6iji enerije kako bi se slaale spektralne ovisnosti o emaljskim spektralnimopaanjima Bou6he et al., 2000 , kao i


28/30

S!i(a ,2- pokauje visoku reolu6iju spektra &'B,&,WF 0,0trakaPpodat6ijednobojni i modelskokovi.($4 je 3mz &io66a et al., 1@@9.

S!i(a ,4- ?olibrirani "'2 elektron sa fluoros6entnim spektrom prikaan na A.1A i @Ae( elektronove enerije ik spektralna reolu6ija od 1,1A nm preko talasne duine raspona

200-00 nm. Evije tabele predstavljaju &assini )"" filter traku koja prolai i elektronovu


29/30

fluoros6en6iju "'2 sinala emisije od koje se oekuje da svaki filter pro:e normalno doujedinjavanja u filteru U(3.

Gaboratorij "'2 elektron-utje6aj-indu6irana fluores6en6ija spektra ajedno sa stolomkoji navodi na U(, srednji U( i vidljive filtere i usporedbu laboratorijskih relativnih

inteniteta u A, 1A i @A e( normaliiran na U(3 intenitet. Costoji sporaum ime:uimjereno ilaa 100 ?* i filtera U(3 i A i 1A e( sa relativnim intenitetima u istom band- pass, npr vrh laboratorija inteniteta na 320nm usko slae s U(3 filterom usmjeren na otovoistoj valnoj duljini. Gaboratorijska istraivanja jello i ostali 2002b kori#tena su u &assini)"" usporedbi samo u rasponu valnih duljina od 200-00nm. *aspon pokauje natneintenitete emisije kao dobre.

=u je doka, me:utim, da iravna ubu:enja " i ' i aso6ijalni pro6esi Co "'2doprinose emisiji spektra )oP 1 'liversen et al. 2001 pokauju da kratkorone fluktua6ije') 30 nm inteniteta su doka a visoke enerije, nonthermal plama rep 30e( a pro6es

u jednom koraku, i 2 Ballester 1@@A pokauje da niti ubude elektrona ') niti ubudediso6ijativnih elektrona "'2 samo plama elektrona moe objasniti $"= ili )U apaanja.

(. *A+-UA+

U( emisije spektroskopija elektronskim-utje6ajem-indu6irana fluores6en6ija je preledala nekoliko molekula vanih a astronomiju i planetarnu atmosferu. Gaboratorijski6iljevi su 1 mjera emisije elektron-utje6aj sek6ija 0-2ke( i fluores6entno spektra 50-300nm a vane atome i molekule kljune a daljno oitavanje promatranja U" ar Ultraviolet >plorer, $"= $ubble "pa6e =eles6ope, $U= $opkins Ultraviolet =eles6ope,=)4E =hermosphere )onosphere 4esosphere nereti6s and E;nami6s,


30/30

• *avoj atomskih i molekularnih vodikovih modela koji se koriste u tumaenjuniske reolu6ije

Uv Molekularna Spektroskopija Iz Eiektron Impakta Za Aplikaciju Planetarne Atmosfere i Astrofizike

Documents

Transcript of Uv Molekularna Spektroskopija Iz Eiektron Impakta Za Aplikaciju Planetarne Atmosfere i Astrofizike