Datum
2021Autor
Witsch, Daniel BenjaminSchlagwort
530 Physik Interstellarer StaubStaubkornInfrarotspektroskopieKleines MolekülQuantenkaskadenlaserLaserablationAstronomische BeobachtungMetadata
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Buch
Infrared Spectroscopy of Small Astrophysically Relevant Molecules
Zusammenfassung
In this work, the astrophysically relevant molecules, TiO, Al₂O and Si₂C, have been investigated in the laboratory. Molecules were produced in a laser ablation source. Intense laser pulses were focused on solid titanium, aluminum or silicon sample. Vaporized material was picked up by a reactant gas, i.e., nitrous oxide or methane, diluted in helium. The material was guided through a reaction channel, and was subsequently expanded into a vacuum chamber, where a supersonic jet was formed. This expansion adiabatically cooled down the molecules. Infrared radiation of a quantum cascade laser perpendicularly intersected the jet, which allowed the measurement of almost Doppler spectrum of Si2C around 8 µm, and parts of the Al₂O and TiO spectra around 10 µm were measured in a step-scan mode. In addition, a new fast frequency sweep technique was set up and successfully applied to extend the spectral coverage in the 10 µm region. A total of 2091 infrared transitions were identified, and were assigned to vibrational bands TiO, Al₂O and Si₂C. Additionally, selected pure-rotational transitions of Si₂C were measured
around in the microwave region. Microwave radiation was created by a synthesizer and was up-converted to the 300 GHz regime by a amplifier-multiplier chain.
around in the microwave region. Microwave radiation was created by a synthesizer and was up-converted to the 300 GHz regime by a amplifier-multiplier chain.
In dieser Arbeit wurden die astrophysikalisch relevanten Moleküle, TiO, Al₂O und Si₂C im Labor untersucht. Die Moleküle wurden in einer Laserablationsquelle hergestellt. Feste Titan-, Aluminium- oder Siliziumproben wurden mittels intensive Laserpulse auf verdampft. Das abgetragene Material wird mit einer Gasmischung aus Distickstoffoxid oder Methangas verdünnten in Helium durch einen Reaktionskanal geleitet und anschließend adiabatisch in eine Vakuumkammer expandiert. Dabei entsteht ein Überschalldüsenstrahl. Dieser wird senkrecht zur Ausbreitungsrichtung mit Infrarotstrahlung eines Quantenkaskadenlasers abgetastet. Dieser Aufbau ermöglicht es nahezu dopplerfreie Spektren der gewünschten Moleküle mit einem Auflösungsvermögen von 10⁷ aufzunehmen. Das Spektrum von Si2C bei 8 µm sowie Teile der Spektren von TiO und Al₂O bei 10 µm wurden mit einem Step-Scan Verfahren gemessen. Weitere Messungen bei 10 µm wurden mit einer Frequenzmodulationstechnik durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 2091 Infrarotübergänge den Vibrationsbanden von TiO, Al₂O und Si₂C zugeordnet. Zusätzlich wurden ausgewählte Rotationsübergänge von Si₂C im Mikrowellenbereich gemessen. Die Mikrowellenstrahlung wurde mit einem Synthesizer erzeugt und mit einer Verstärkungs- und Vervielfacherkette in den 300 GHz-Bereich konvertiert.
Zusätzliche Informationen
Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2021Druckausgabe
Link zu kassel university pressZitieren
@book{doi:10.17170/kobra-202108234618,
author={Witsch, Daniel Benjamin},
title={Infrared Spectroscopy of Small Astrophysically Relevant Molecules},
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