This work was supported in part by the Washington Space Grant Consortium under Award NNX10AK64H.

1. Planung der Experimente <ol><li> Führen Sie eine Überblick über die Literatur zum Stand der Arbeiten zu bewerten unter Verwendung des Lasermediums von Interesse, die für dieses Experiment ist CH 2 F 2. Identifizieren Sie alle bekannten Laseremissionen zusammen mit allen Informationen zu den Linien, wie ihre Wellenlänge und Frequenz. Mehrere Erhebungen der bekannten Laseremissionen sind 13,31 - 37. </li><li> Kompilieren Sie alle spektroskopischen Untersuchungen des Moleküls als das Lasermedium mit einem Schwerpunkt auf dem Stand der Fourier-Transformation 34 und optoakustischen Studien 38,39. </li></ol> 2. Erstellen von Ferninfrarot-Laser-Emissions <ol><li> Sicherheit Übersicht. <ol><li> Entwickeln Sie eine Standardarbeitsanweisung für das Labor, das richtige Augenschutz umfasst bei der Arbeit mit dem CO 2 und Fern-Infrarot-Lasersystemen. </li></ol></li><li> Ausrichtung und Kalibrierung. <ol><li> Kalibrieren Sie jeden CO 2 laser mit einem gitterbasierte Spektrumanalysator für den CO 2 -Laser ausgebildet gemäß dem Protokoll des Herstellers. </li><li> Ausrichten der Endspiegel und dem Koppelspiegel im fernen Infrarotlaserhohlraum unter Verwendung eines He-Ne-Laser, so daß ihre Strahlung auf die MIM-Diode Detektor fokussiert. </li><li> Direkt der Strahlung von der CO 2 Pumplaser in die Fern-Infrarot-Laser-Resonator durch einen Natriumchlorid-Fenster in einem Winkel von ungefähr 72 o gegenüber der Hohlraumachse. </li><li> Leiten die Strahlung von den zwei CO 2 Referenzlasern, um entweder ihre jeweiligen Niederdruckfluoreszenzreferenzzelle oder co-linear auf das MIM-Diodendetektor, der Strahlteiler und zusätzliche Spiegel. </li></ol></li><li> Detektion von Fern-Infrarot-Laserstrahlung. <ol><li> Polieren Sie die Nickel-Basis alle paar Tage mit einem Standard-Metallpolitur. </li><li> Crimp einen 25 &amp; mgr; m Wolframdraht in eine Kupfer Post und biegen Sie den Draht in die Konfiguation in Abbildung 3 dargestellt. </li><li> Die Länge des Drahtes, so dass es zwischen 10 bis 20 Wellenlängen der Strahlung gemessen wird. </li><li> Elektrochemisch zu ätzen, die Spitze des Drahtes in einer gesättigten Natriumhydroxid (NaOH) durch Anlegen einer Spannung (ca. 3,5 bis 5 VAC) zu der Lösung. </li><li> Re-ätzen die Spitze mit einer niedrigen Spannung (weniger als 1 VAC). Diese raut die Spitze des Drahtes und verbessert die Leistung der Diode. </li><li> Spülen Sie den Draht mit destilliertem Wasser. </li><li> Legen Sie die Kupfer Beitrag in das Gehäuse des MIM-Diode, wenn der Draht trocken ist. </li><li> Setzen Sie den Draht in Kontakt mit der Nickel-Basis mit einem feinen Schraube und Level-System. Kontakte wobei ein Widerstand über die Diode, die zwischen 100 und 500 Ω werden typischerweise verwendet, wenn Erfassung und Messung fernen Infrarotlaserstrahlung. </li></ol></li><li> Erzeugung von Fern-Infrarot-Laserstrahlung. <ol><li> Stellen Sie den CO 2 Pumplaser auf einem bestimmten Laser emission, z. B. 9 P 36. </li><li> Drehen Sie die Messuhr an der CO 2 Pumplaser und zurück, um maximale Intensität auf die Strahlblende zu erreichen. </li><li> Stellen Sie die Neigung des CO2 Pumplaser des Gitters, um eine maximale Intensität auf der Strahlblende zu erreichen. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2.4.2 und 2.4.3 bis die Ausgangsleistung für den CO 2 Pumplaser erscheint auf der Strahlblende optimiert. </li><li> Entfernen Sie die Strahlblende aus dem Weg des CO 2 Pumplaser. </li><li> Einzuschalten und Ausrichten der optischen Unterbrecher in den Strahlengang des CO 2 Pumplaser. </li><li> Öffnen des Ventils an der CH 2 F 2 Zylinder das Fern-Infrarot-Lasermedium in die Fern-Infrarot-Laserhohlraum einzuführen. </li><li> Einstellen des Dosierventils an der Einlassleitung, bis ein Druck von etwa 10 Pa erreicht ist. Hinweis: Nur die ungefähre Druck ist erforderlich, da es als eine Möglichkeit zur systematischen Abtastung des fernen Infrarotlaser c verwendet wirdavity. </li><li> Setzt die Position des Ausgangskopplers, so daß seine äußersten Spitze ist etwa 1 cm von der Mitte des Laserhohlraums, wie durch einen Skalenring an der Außenseite des Laserresonators dargestellt. Anmerkung: Nur die ungefähre Lage ist erforderlich, da es als eine Möglichkeit zur systematischen Abtastung des fernen Infrarotlaserhohlraum eingesetzt wird. </li><li> Passen Sie die Position des beweglichen Fern-Infrarot-Laserspiegel in etwa 0,25 mm-Schritten durch Drehen des kalibrierten Feinmessuhr hin und her. Gleichzeitig Abstimmung der Frequenz des CO 2 Pumplaser durch seine Verstärkungskurve durch eine Änderung der über die CO 2 Pumplaser des piezoelektrischen Wandler (PZT) angelegten Spannung. </li><li> Wenn kein Signal auf dem Oszilloskop-Anzeige beobachtet wird, wiederholen Schritt 2.4.10 mit dem Ausgangskoppler bewegt, um die nächste Position, wo sich die Spitze etwa 1,5 cm von der Mitte des Laserhohlraums, wie durch einen Skalenring an der Außenseite der Laserdeutet Hohlraum. </li><li> Wenn kein Signal auf dem Oszilloskop-Anzeige beobachtet wird, wiederholen Schritt 2.4.10 mit dem Ausgangskoppler bewegt, um die nächste Position, an der Spitze von etwa 2 cm von der Mitte des Laserhohlraums, wie durch einen Skalenring an der Außenseite der Laserdeutet Hohlraum. </li><li> Wenn kein Signal auf dem Oszilloskop-Anzeige beobachtet, wiederholen Sie die Schritte 2.4.9 bis 2.4.12 mit einem Fern-Infrarot-Laserdruck von ca. 19 Pa, wie mit dem Dosierventil auf der Einlassleitung eingestellt. </li><li> Wenn kein Signal auf dem Oszilloskop-Anzeige beobachtet, wiederholen Sie die Schritte 2.4.9 bis 2.4.12 mit einem Fern-Infrarot-Laserdruck von ca. 27 Pa, wie mit dem Dosierventil auf der Einlassleitung eingestellt. </li><li> Wenn kein Signal auf dem Oszilloskop-Anzeige beobachtet, legen Sie die Strahlblende in den Lauf von der CO 2 Pumplaser und Schließen des Ventils auf der CH 2 2 Zylinder, bis die Fern-Infrarot-Laser-Druck etwa 0 Pa. </li><li> Stellen Sie den CO 2 PumpenLaser auf die nächste Laseremission, beispielsweise 9 P 34 und die Optimierung der Ausgangsleistung unter Verwendung der Schritte 2.4.2 bis 2.4.4. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2.4.5 bis 2.4.16, bis alle von der CO 2 Pumplaser erzeugten Emissionen eingesetzt werden. Bei der Suche nach fernen Infrarot Laserlinien, legen einen Fokus auf CO2-Pumplaser-Emissionen, deren Frequenzen überlappen mit beliebigen Absorptionsbereiche in Schritt 1.2 identifiziert. </li></ol></li><li> Charakterisierung von Fern-Infrarot-Laser-Emissionen. <ol><li> Gleichzeitig den Druck des im fernen Infrarot-Lasermedium, das zu dem CO 2 Pumplasers PZT angelegte Spannung, und die Position des Ausgangskopplers einzustellen, bis die Ausgangsleistung der Fern-Infrarot-Laser-Emission ist maximiert wird (durch eine maximale Spitze-fest Spitzensignal von der MIM-Diodendetektor, wie auf dem Oszilloskop-Display, ähnlich beobachtet Abbildung 4). </li><li> Drehen Sie die Messuhr Uhrzeigersinn, bis die Fern-Infrarot-Laseremission auf beobachtetdas Oszilloskop-Display. Notieren Sie die Position der Messuhr. </li><li> Drehen Sie den Mikrometer-Ring nach rechts für weitere 20 Betriebsarten entsprechend dem gleichen Fern-Infrarot-Laseremission. Notieren Sie die Position der Messuhr. </li><li> Subtrahieren Sie die Position der Messuhr in Schritten 2.5.2 und 2.5.3. Teilen diese Differenz durch 10, um die Wellenlänge der fernen Infrarotlaseremission zu erhalten. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2.5.2 bis 2.5.4 insgesamt fünf Mal und mitteln die Wellenlänge des Fern-Infrarot-Laseremission. Mittlere Laserwellenlängen durch das Durchlaufen von mindestens 20 benachbarten Längsmoden gemessen eine Eins-Sigma-Unsicherheit von ± 0,5 um. </li><li> Messen der Polarisation des Fern-Infrarot-Laserstrahlung relativ zu dem CO 2 Pumpstrahlung, entweder mit einer Golddrahtgitter-Polarisator (394 Linien / cm) oder ein Brewster-Polarisator. </li></ol></li></ol> 3. Bestimmung Ferninfrarot-Laserfrequenzen <ol><li> Identifizierening die CO 2 Referenzlaser-Emissionen. <ol><li> Berechnen der Frequenz des Ferninfrarot-Laseremission auf der Grundlage ihrer gemessenen Wellenlänge. </li><li> Identifiziert Gruppen von CO 2 Referenzlaser, deren Frequenzdifferenz innerhalb einigen GHz der berechneten Frequenz für die Fern-Infrarot-Laserstrahlung 40. Eine typische Liste für solche Messungen verwendet wird, in Tabelle 1 gezeigt. </li></ol></li><li> Die Suche nach dem Heterodyn-Schwebungssignals. <ol><li> Identifizieren Sie den ersten Satz von CO 2 Referenzlaserlinien und stellen jedes CO 2 Referenzlaser auf ihren jeweiligen Laseremission. </li><li> Optimieren Sie die Leistung für jeden CO 2 Referenzlaser mit Schritte 2.4.2 bis 2.4.4 und den Monitor-Leistungsmesser. <ol><li> Einstellen einer Blende, entweder intern oder extern zu jedem Referenzlasers, so daß die Leistung von jedem CO 2 Referenzlasers beträgt ungefähr 100 mW, wie durch den in dargestellten Monitorleistung gemessenAbbildung 2. </li></ol></li><li> Blockieren der Strahlung von der CO 2 Pumplaser mit einem Strahlstopp beim Entsperren der Strahlung von den CO 2 Referenzlasern. </li><li> Einzuschalten und Ausrichten der optischen Unterbrecher in die kollineare Strahlengang der CO 2 Referenzlasern. </li><li> Optimiert für eine maximale Spitze-zu-Spitze-Spannung jedes CO 2 Referenzlaseremission auf dem MIM Diodendetektor mit mehreren Spiegel, Strahlteiler und ein 2,54 cm Brennweite ZnSe Plankonvexlinse während er das Ausgangssignal auf dem Oszilloskop, ähnlich 5, . </li><li> Blockieren der Strahlung von der CO 2 Referenzlaser mit einem Strahlstopp beim Entsperren der Strahlung von der CO 2 Pumplaser. </li><li> Erneute Optimierung der CO 2 Pumplaser und der Fern-Infrarot-Laser, wie erforderlich, so dass das Fern-Infrarot-Laserstrahlung hat eine maximale Spitze-zu-Spitze-Spannung, wie auf dem Oszilloskop beobachtet. </li><li> Trennen ter MIM Ausgangsdiode Detektors vom Oszilloskop und schließen Sie es an einen Verstärker, dessen Ausgang auf einem Spektrum-Analysator beobachtet. </li><li> Entsperren der Strahlung von den CO 2 Referenzlasern. </li><li> Entfernen Sie das optische Chopper Modulieren der CO 2 Pumpe und Referenzlaser. </li><li> Den Spektrumanalysator auf einem 40-MHz-Spanne und die Suche nach dem Überlagerungssignal in 1,5 GHz-Schritten durch manuelles Scannen dieser Frequenzbereich mit Einstellknopf des Spektrumanalysators. </li><li> Wenn kein Überlagerungssignal beobachtet wird, trennen Sie den Ausgang des MIM-Diode des Verstärkers und schließen Sie es an das Oszilloskop. </li><li> Blockieren die Strahlung von den CO 2 Referenzlaser und setzen Sie die optischen Unterbrecher in den Lauf von der CO 2 Pumplaser. </li><li> Die Schritte 3.2.2 bis 3.2.13 wie nötig, bis die Spektrum-Analysator wurde verwendet, um die Schwebungssignal zwischen 0 und 12 GHz zu suchen. </li><li> Wenn kein Überlagerungssignal wird beobachtet, repebei den Schritten 3.2.2 bis 3.2.14 mit einem anderen Satz von CO 2 Referenzlaserlinien bis entweder das Schwebungssignal beobachtet wird, oder alle möglichen Sätze von CO 2 Referenzlaserlinien sind erschöpft. </li></ol></li><li> Stabilisierung der CO 2 Referenzfrequenzen. <ol><li> Eine Spannung zwischen 0 und 900 V, um die erste CO 2 Referenzlasers PZT so dass das Signal von seiner jeweiligen Fluoreszenzreferenzzelle ist in der Mitte der Lamb-Dip, in Figur 6 veranschaulicht und auf einem Oszilloskop, wie in 7 zu sehen. </li><li> Aktivieren Sie die Rückkopplungsspannung an den ersten CO 2 Referenz Lasers PZT mit einem speziell angefertigten Lock-in / Servoverstärker, so dass es bleibt auf der Mitte der Lamb dip gesperrt angewendet. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3.3.1 und 3.3.2 für die zweite CO2-Referenzlaser. </li><li> Den Ausgang der Vorverstärker auf einem Oszilloskop visuell zu überwachen, wie in Figur 7, ENsicher, dass die Referenz-Laser bleibt gesperrt. </li></ol></li><li> Messung der Schwebungsfrequenz. <ol><li> Zentrieren Sie das Schwebungssignal auf der Spektrum-Analysator-Anzeige und stellen Sie die Amplitude seiner Größe auf dem Display zu maximieren. </li><li> Den Spektrumanalysator zu zwei gleichzeitigen Spuren des Schwebungssignals, wie in Abbildung 8 zu sehen, indem Sie die Clear-Write-Funktion für beide Trace 1 und Trace 2. Eine Spur wird die momentane Signal angezeigt, während die andere die maximale Signal aufzeichnen (unter Verwendung von ein Max-Hold-Funktion auf dem Spektrum-Analysator für die zweite Spur). </li><li> Drehen Sie die Messuhr an der Fern-Infrarot-Laser-Resonator hin und her über die Verstärkungskurve für eine gegebene Hohlraummode. </li><li> Verwenden Sie die Ansicht-Funktion auf dem Spektrum-Analysator, um die zweite (Max Hold) Spur einfrieren, wenn eine symmetrische Muster erhalten wird. </li><li> Leicht drehen Sie den Mikrometer-Ring nach rechts, um die Länge der Fern-Infrarot-Laser-Hohlraums zu verringern. Gleichzeitig beachten Sie die U-Booteequent kleine Verschiebung der Schwebungsfrequenz am Spektrumanalysator aufgrund dieser leichten Erhöhung der Frequenz des Ferninfrarot-Laser. </li><li> Zeigen Marker an der Halbwertsbreite Punkte des symmetrischen Muster (Max Hold-Trace) mit der Marker-Funktion mit der Delta-Funktion auf dem Spektrum-Analysator. </li><li> Messen Sie die Mittenfrequenz des Überlagerungssignals mit dem Span Pair-Funktion auf dem Spektrum-Analysator. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3.4.1 bis 3.4.7. </li><li> Lösen Sie die Sperre in / Servoverstärker für jeden CO 2 Referenzlaser, um jeden Laser von seiner Mittenfrequenz zu entsperren und neu optimieren jede CO 2 Referenzlaser. </li><li> Re-Sperren der Referenzlaser mit Schritte 3.3.1 bis 3.3.4. </li><li> Die Schritte 3.4.1 bis 3.4.10 für insgesamt 6 Messungen. Wenn Sie fertig sind, entsperren jedes CO 2 Referenzlaser aus seiner Mittenfrequenz. </li><li> Berechnen der revidierten Frequenz des Fern-Infrarot-Laser-Emission unter Verwendung dieser Überlagerungs frezen, um eine genaue Voraussage für den zweiten Satz von CO 2 Referenzlaserlinien zu erhalten. </li><li> Identifiziert eine andere Gruppe CO 2 Referenzlaser, deren Frequenzdifferenz innerhalb einigen GHz der berechneten Frequenz für die Fern-Infrarot-Laser-Emission. </li><li> Optimieren Sie den nächsten Satz von CO 2 Referenzlaserlinien auf dem MIM-Diodendetektor und erhalten das Schwebungssignal mit Schritten 3.2.2 bis 3.2.15 wie nötig. </li><li> Verriegeln Sie den neuen Satz von CO 2 Referenzlaserlinien unter Verwendung der Schritte 3.3.1 bis 3.3.4. </li><li> Die Schritte 3.4.1 bis 3.4.10 für insgesamt 6 Messungen. Wenn Sie fertig sind, entsperren jedes CO 2 Referenzlaser aus seiner Mittenfrequenz. </li><li> Legen Strahl stoppt in den Wegen der CO 2 Pumpe und Referenzlaser. </li></ol></li><li> Berechnung des fernen Infrarotlaserfrequenz. <ol><li> Berechnen Sie das unbekannte Fern-Infrarot-Laserfrequenz, ν FIR, mit der gemessen werdenbei der Frequenz durch die Beziehung FIR = | ν CO2 (I) -ν CO2 (II) | ± | ν Schlag | Gl. 1 wo | ν CO2 (I) -ν CO2 (II) | ist der Betrag der Differenzfrequenz der beiden CO 2 Referenzlasern und synthetisiert | ν Schwebungs | ist die Grße der Schwebungsfrequenz. Die ± Zeichen in Gl. 1 wird experimentell aus Schritt 3.4.5 bestimmt. </li><li> Erhalten mittlere Frequenz und die Berechnung derUnsicherheit. </li></ol></li></ol>

Certain commercial equipment is identified in this paper to foster understanding. Such identification does not imply recommendation or endorsement by the authors, nor does it imply that the equipment identified is necessarily the best available for the purpose.

Es gibt mehrere wichtige Schritte im Protokoll, das einige zusätzliche Diskussion erforderlich. Bei der Messung des fernen Infrarotlaserwellenlänge, wie in Schritt 2.5.3 dargelegt, ist es wichtig, in dem Modus des fernen Infrarotlaserstrahlung verwendet wird, zu gewährleisten. Mehrere Modi eines fernen Infrarot-Laserwellenlänge (dh TEM 00, TEM 01, etc.) innerhalb des Laserhohlraums erzeugt werden und somit ist es wichtig zu erkennen, die entsprechenden benachbarten Hohlraummoden verwendet, um die Wellenlänge zu messen, 13,29, 41. Um bei der Beseitigung von Moden höherer Ordnung zu unterstützen, sind Blenden in jedem Laserhohlraum enthalten. Wenn eine genaue Messung einer Ferninfrarot-Laserfrequenz, ist es unerlässlich, die Laser, insbesondere die CO 2 Referenzlasern arbeiten in ihrer Grund (TEM 00) befindet. Blenden werden auch verwendet, um das Muster von der Fern-Infrarot-Laser auf dem Spektrumanalysator zurückzuführen ist symmetrisch zu gewährleisten. Für Situationen, in denen mehrere weit-Infrarot-Laserwellenlängen von einer bestimmten CO 2 Pumpenleitung erzeugt werden, wie im Fall von 9 P 04 wird ein Satz von Absorptionsfilter, mit der Wellenlänge kalibriert werden verwendet, um bei der Unterscheidung fernen Infrarotlaserwellenlängen zu unterstützen. Sie kann auch verwendet werden, um jede Streu CO2-Laserstrahlung im fernen Infrarotlaserhohlraum austretende dämpfen. Abschnitt 2.4 beschreibt die Erzeugung von Fern-Infrarot-Laserstrahlung. Über zahlreiche Untersuchungen haben wir festgestellt, dass mehrere verschiedene Wellenlängen können durch den gleichen CO2-Pumplaser-Set bei leicht unterschiedlichen erzeugten Offset-Frequenzen werden. Zum Beispiel die 9 P 04 CO 2 Pumplaser ist in der Lage, die 289,5 und 724,9 &amp; mgr; m Wellenlängen von CH 2 F 2 in einem Pumpenfrequenz, während die verbleibenden Wellenlängen während dieser Untersuchung gemessen wurden unter Verwendung einer etwas anderen Frequenz aus der 9 P 04 erzeugten CO 2 Pumplaser. Dies ist ein köstlichesdurch Ändern der an den PZT, das die Frequenz des CO 2 Pumplaser durch seine verbreiterten Verstärkungskurve (ungefähr ± 45 MHz von seiner Mittenfrequenz in diesem Experiment) abstimmt angelegte Spannung Ished. Obwohl nicht ausdrücklich in Abschnitt 2.4 angesprochen, wir glauben, dies ist ein bemerkenswertes Merkmal bei der Suche nach Fern-Infrarot-Laserstrahlung. Für Situationen, in denen mehrere Ferninfrarot-Laseremissionen werden durch die gleichen CO 2 Pumplaserlinie zur gleichen Offset-Frequenz erzeugt wird, kann ein Laserresonator Interferogramm (oder Hohlraum scan) durchgeführt, um bei der Identifizierung der verschiedenen fernen Infrarotlaserstrahlung zu unterstützen erzeugt . 9 zeigt einen Teil eines typischen Laserresonator Interferogramms mit der Ausgangsleistung als eine Funktion der abnehmenden fernen Infrarotlaserhohlraumlänge 42 aufgetragen - 45. Wie in Abschnitt 3.4, zwei verschiedene Sätze von CO 2 umrissenBezugs Laser verwendet werden, um die Fern-Infrarot-Laserfrequenz zu messen. Dies hilft dabei, die Unsicherheit darüber, ob der Schwebungsfrequenz über oder unter der Differenzfrequenz zwischen der CO 2 Referenzlaser erzeugt wird. Zusammen mit der Bereitstellung einer Möglichkeit, unabhängig zu überprüfen, die Fern-Infrarot-Laserfrequenz, es war besonders nützlich bei der Arbeit mit schwachen Schwebungssignale, wo die Beobachtung der leichte Verschiebung der Schwebungsfrequenz als die Fern-Infrarot-Laser-Frequenz erhöht kann eine Herausforderung sein. Das MIM Diodendetektor ist eine wesentliche Komponente, um diesem experimentellen System aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit, Empfindlichkeit und eine breite spektrale Abdeckung 23,24. Jedoch gibt es einige Einschränkungen für die MIM Diodendetektor, der mechanischen Instabilität, die Anfälligkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen, schlechte Reproduzierbarkeit und eine Grenze für die maximale Leistung ist es erfassen kann unter Beibehaltung ihrer Empfindlichkeit umfassen. Während der Messung Fern-Infrarot-Laser-frequencies, die Empfindlichkeit des MIM Diodendetektor wurde gefunden, daß mit der Zeit schnell zu verringern, wenn die Leistung von jeder CO 2 Referenzlasers 150 mW überschritten. Über die MIM-Diodendetektor, der Hauptbegrenzung der vorliegenden Technik ist die Stabilität des fernen Infrarotlaser 4,31,46. Eine Einschränkung in die aktuelle Konfiguration des experimentellen Systems ist die Unfähigkeit, die Offset-Frequenz des CO 2 Pumplaser zu messen. Wie erwähnt, ist die Offset-Frequenz als die Differenz zwischen der Frequenz, die vom CO 2 Pumplaser verwendet, um die Fern-Infrarot-Laser-Emission und der CO 2 Pumplasermittenfrequenz zu erzeugen, definiert. Somit stellt es die Differenz zwischen der Absorptionsfrequenz des Fern-Infrarot-Lasermedium und der Mittenfrequenz des CO 2 Pumplaser. Typischerweise wird die Offsetfrequenz leicht gemessen mit jeder CO2-Laserstrahlung, die unbeabsichtigt aus o gestreutef Ferninfrarot-Laserhohlraum. In unserem aktuellen Konfiguration ist jedoch sehr wenig CO 2 -Laser-Strahlung für eine derartige Messung zur Verfügung steht. Andere Verfahren zum Messen der Offset-Frequenz könnte in zukünftigen Iterationen des Projekts eingearbeitet werden. Dies schließt die Verwendung von zusätzlichen Strahlteiler und Spiegel zum Koppeln eines Teils der Pumpstrahlung an das MIM-Diodendetektor. Die Messung einer Offset-Frequenz ist vorteilhaft, wenn die Zuordnung spektroskopischen Gänge zum fernen Infrarotlaseremission 25,34. Fern-Infrarot-Laserfrequenzen auch durch Überlagerung zweier optisch gepumpter Ferninfrarot-Laser und eine Mikrowellenquelle auf einem MIM Diodendetektor wobei die Frequenz eines der beiden fernen Infrarotlaser ist bekannt und wird als Referenzfrequenz 47 verwendet wurde, gemessen wurde. Die Verwendung von Fern-Infrarot-Frequenzen mit höherer Genauigkeit möglich ist unter Verwendung anderer Techniken, wie zum Beispiel mit THz-Kamm Synthese ähnlich jenen Discuin Refs ssed. 48-54. Messlaserfrequenzen erweitert die Rolle der optisch gepumpten molekularen Lasern in THz-Anwendungen von THz-Bildgebung 55, seine Rolle als Quelle von THz-Strahlung für die hochauflösende Spektroskopie 13,20, und die Unterstützung bei der Analyse der komplexen Spektren mit seiner Laser zugeordnet Medium 19,34,37.

Die Messung des fernen Infrarotlaserfrequenzen wurde zuerst von Hocker geführt und Mitarbeiter 1967 Sie maßen die Frequenzen für die 311 und 337 &amp; mgr; m-Emissionen aus dem Direktentladung Cyanwasserstoff Laser durch Mischen mit hohen Harmonischen eines Mikrowellensignals in einer Siliziumdiode 1. Um höhere Frequenzen zu messen, wurden eine Kette von Lasern und harmonische Mischvorrichtungen verwendet, um die Laser Harmonischen 2 zu erzeugen. Schließlich zwei stabilisierten Kohlendioxid (CO 2) -Laser wurden so gewählt, synthetisieren die notwendige Differenzfrequenzen 3,4. Heute können Fern-Infrarot-Laser-Frequenzen bis 4 THz mit dieser Technik nur unter Verwendung der ersten Harmonischen der Differenzfrequenz von zwei erzeugten Mess stabilisierten CO 2 Referenzlasern. Höherfrequenten Laseremissionen können auch unter Verwendung der zweiten Harmonischen, wie zum Beispiel der 9 THz Laseremissionen aus dem Methanol Isotopologen CHD 2 OH und CH 3 </sub&gt; 18 OH. 5,6 Im Laufe der Jahre hat sich die genaue Messung der Laserfrequenzen eine Reihe von wissenschaftlichen Experimenten 7,8 wirkt und erlaubt die Annahme einer neuen Definition des Meters von der Generalkonferenz für Maß und Gewicht in Paris 1983 9-11 Heterodyn-Techniken, wie sie beschrieben wird, immens nützlich bei der Messung von Ferninfrarot-Laserfrequenzen von optisch gepumpte Moleküllaser erzeugt worden ist. Seit der Entdeckung des optisch gepumpten Laser Molekular von Chang und Brücken 12, Tausende von optisch gepumpter Ferninfrarot-Laser-Ausstoß mit einer Vielzahl von Lasermedien erzeugt wurden. B. Difluormethan (CH 2 F 2) und ihre Isotopologen erzeugen über 250 Laseremissionen bei optisch durch einen CO 2 -Laser gepumpt. Deren Wellenlängen im Bereich von etwa 95,6 bis 1714,1 &amp; mgr; m. 13 - </sbis&gt; 15 Fast 75% dieser Laseremissionen haben ihre Frequenzen gemessen, während mehrere wurden spektroskopisch zugeordnet 16-18. Diese Laser und ihre genau gemessen Frequenzen, haben eine entscheidende Rolle bei der Förderung der hochauflösende Spektroskopie gespielt. Sie liefern wichtige Informationen für die Infrarot-Spektralbereich Untersuchungen der Lasergase. Oft sind diese Laserfrequenzen werden verwendet, um die Analyse der Infrarot-und Fern-Infrarot-Spektren zu überprüfen, weil sie Verbindungen zwischen den angeregten Schwingungszustand Ebenen, die oft direkt aus unzugänglichen Absorptionsspektren 19 geeignet sind. Sie dienen auch als primäre Strahlungsquelle für die Studien, die vorübergehend, kurzlebige freie Radikale mit dem Laser-Magnet-Resonanz-Technik 20. Mit dieser extrem empfindliche Technik, Rotations- und Ro-Schwingungs Zeeman Spektren in paramagnetischen Atomen, Molekülen und Molekülionen kann recorded und zusammen mit der Fähigkeit, die verwendet werden, um diese freien Radikale zu erstellen Reaktionsgeschwindigkeiten zu untersuchen analysiert. In dieser Arbeit wird eine optisch gepumpte Moleküllaser, in Figur 1 gezeigt, verwendet wurde, um im fernen Infrarot-Laserstrahlung von Difluormethan zu erzeugen. Dieses System besteht aus einer kontinuierlichen Welle (cw) CO 2 Pumplaser und einem Fern-Infrarot-Laser-Resonator. Ein Spiegel innerhalb des fernen Infrarotlaserhohlraum leitet den CO2-Laserstrahlung auf der polierten Kupferrohr, unterzogen sechsundzwanzig Reflexionen vor der Beendigung am Ende des Hohlraums, Verstreuen restliche Pumpstrahlung. Deshalb ist die Fern-Infrarot-Lasermedium wird mit einer transversalen Pumpgeometrie angeregt. Um eine Laserwirkung zu erzeugen, werden verschiedene Variablen eingestellt, etwas gleichzeitig und all anschließend optimiert, wenn Laserstrahlung beobachtet wird. In diesem Experiment wird im fernen Infrarot-Laserstrahlung von einem metall insu wachtenlator-Metall (MIM) Punktdiodendetektor. MIM-Diode Detektor für die Laserfrequenz-Messungen seit 1969 21 verwendet worden - 23 in der Laserfrequenz-Messungen ist das MIM-Diodendetektor eine harmonische Mischstufe zwischen zwei oder mehreren Strahlungsquellen, das auf die Diode. Die MIM-Dioden-Detektor besteht aus einem geschärften Wolfram: der Draht Kontaktieren eines optisch polierten Nickel Basis 24. Die Nickelbasis eine natürlich vorkommende dünne Oxidschicht, die die isolierende Schicht ist. Sobald eine Laseremission erkannt wurde, wurden seine Wellenlänge, Polarisation, Stärke und optimierten Betriebsdruck aufgezeichnet, während ihre Frequenz wurde unter Verwendung des Drei-Laser-Heterodyn-Technik 25 gemessen - 27 nach der Methode, die ursprünglich in Ref beschrieben. 4. Abbildung 2 zeigt das optisch gepumpte Moleküllaser mit zwei zusätzlichen cw CO 2 Referenzlasern mit unabhängigen Frequenz stasierung Systeme, die das Lamm Bad im 4,3 um Fluoreszenzsignal von einem externen, Niederdruck-Referenzzelle 28 zu nutzen. Diese Handschrift skizziert die verwendet werden, um für die Fern-Infrarot-Laser-Emissionen sowie die Verfahren zur Abschätzung ihrer Wellenlänge und bei der genauen Bestimmung ihrer Frequenzsuchprozess. Besonderheiten, die drei Laser-Heterodyn-Technik sowie die verschiedenen Komponenten und die Betriebsparameter des Systems kann in Supplemental Tabelle A zusammen mit Referenzen 4, 25-27, 29 und 30 gefunden werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Leybold</td>
			<td>Trivac D4A</td>
			<td>HE-175 oil; Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Leybold</td>
			<td>Trivac D8B or D16B</td>
			<td>Fomblin Fluid; Quantity = 1 of each</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Leybold</td>
			<td>Trivac D25B</td>
			<td>HE-175 oil; Quantity = 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical chopper with controller</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lock-in amplifier</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrum analyzer</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>E4407B</td>
			<td>ESA-E Series, 9 kHz to 26.5 GHz Spectrum Analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier&#160;</td>
			<td>Miteq</td>
			<td>AFS-44</td>
			<td>Provides amplification of signals between 2 and 18 GHz. The amplifier is powered by a Hewlett Packard triple output DC power supply, model E3630A.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier&#160;</td>
			<td>Avantek</td>
			<td>AWL-1200B</td>
			<td>Provides amplification of signals less than 1.2 GHz.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>E3630A</td>
			<td>Low voltage DC power supply for amplifier.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Glassman</td>
			<td>KL Series</td>
			<td>High voltage power supply for the CO2 lasers; Quantity = 2; negative polarity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Fluke</td>
			<td>412B</td>
			<td>High voltage power supply used with the NIST Asymmetric HV Amp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Detector</td>
			<td>Judson Infrared Inc</td>
			<td>J10D</td>
			<td>For fluorescence cell; Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 laser spectrum analyzer</td>
			<td>Optical Engineering&#160;</td>
			<td>16-A</td>
			<td>Currently sold by Macken Instruments Inc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal imaging plates with UV light</td>
			<td>Optical Engineering&#160;</td>
			<td></td>
			<td>Primarily used for aligning the CO2 reference lasers. Currently sold by Macken Instruments Inc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>Ohmite&#160;</td>
			<td>L225J100K</td>
			<td>100 kW, 225 W. Between 4 to 6 resistors are used in each ballast system. Each CO2 laser has its own ballast system. Fans are used to cool the resistors.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HV relay, SPDT</td>
			<td>CII Technologies</td>
			<td>H-17</td>
			<td>Quantity = 3; one for each CO2 laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier&#160;</td>
			<td>Princeton Applied Research</td>
			<td>PAR 113</td>
			<td>Used with fluorescence cell; Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>2235A</td>
			<td>Similar models are also used; Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope/Differential amplifier</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>7903 oscilloscope with 7A22 differential amplifier</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter with sensor</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>200</td>
			<td>For use below 10 W.&#160; This is the power meter shown in Figure 2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter with sensor</td>
			<td>Scientech, Inc</td>
			<td>Vector S310</td>
			<td>For use below 30 W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimeter</td>
			<td>Fluke</td>
			<td>73III</td>
			<td>Similar models are also used; Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI cDAQ 9174 chassis with NI 9223 input module</td>
			<td>Uses LabVIEW software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Simichrome polish</td>
			<td>Happich GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Polish for the Nickel base used in the MIM diode detector. Although the Nickel base can be used immediately after polishing, a 12 hour lead time is typically recommended.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge</td>
			<td>Wallace and Tiernan</td>
			<td>61C-1D-0050</td>
			<td>Series 300; for CO2 laser; Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge with controller</td>
			<td>Granville Phillips</td>
			<td>Series 375</td>
			<td>For far-infrared laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconium Oxide felt</td>
			<td>Zircar Zirconia</td>
			<td>ZYF felt</td>
			<td>Used as a beam stop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconium Oxide board</td>
			<td>Zircar Zirconia</td>
			<td>ZYZ-3 board</td>
			<td>Used as a beam stop; Quantity = 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon sheet</td>
			<td>Scientific Commodities, Inc</td>
			<td>BB96312-1248</td>
			<td>1/32 inch thick; used for the far-infrared laser output window</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene</td>
			<td>C-Line sheet protectors</td>
			<td>61003</td>
			<td>used for the far-infrared laser output window</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum grease</td>
			<td>Apiezon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Kepco</td>
			<td>NTC 2000</td>
			<td>PZT power supply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PZT tube</td>
			<td>Morgan Advanced Materials</td>
			<td></td>
			<td>1 inch length, 1 inch outer diameter, 0.062 inch thickness, reverse polarity (positive voltage on outside); Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZnSe (AR coated)</td>
			<td>II-VI Inc</td>
			<td></td>
			<td>CO2 laser window (Quantity = 3), lens, and beam splitter (Quantity 3)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl window</td>
			<td>Edmond Optics</td>
			<td></td>
			<td>Quantity = 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaF window</td>
			<td>Edmond Optics</td>
			<td></td>
			<td>Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser mirrors and gratings</td>
			<td>Hyperfine, Inc</td>
			<td></td>
			<td>Gold-coated; includes positioning mirrors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass laser tubes and reference cells</td>
			<td>Allen Scientific Glass</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MIM diode detector</td>
			<td>Custom Microwave, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Other</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Other materials include magnetic bases, base plates, base clamps, XYZ translation stage, etc.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterizing far-infrared laser emissions and the measurement of their frequencies

Die Erzeugung und anschließende Messung der Fern-Infrarot-Strahlung hat eine Vielzahl von Anwendungen in der hochauflösenden Spektroskopie, Radioastronomie und Terahertz-Bildgebung gefunden. Für etwa 45 Jahren ist die Erzeugung kohärenter, Strahlung im fernen Infrarot mit der optisch gepumpte Moleküllaser erreicht worden. Einmal im fernen Infrarot-Laserstrahlung erfaßt wird, werden die Frequenzen dieser Laseremissionen unter Verwendung eines Drei-Laser-Heterodyn-Technik gemessen. Mit dieser Technik ist die unbekannte Frequenz aus dem optisch gepumpte Moleküllaser gemischt mit der Differenzfrequenz zwischen zwei stabilisierten, Infrarotreferenzfrequenzen. Diese Referenzfrequenzen werden von unabhängigen Kohlendioxidlaser erzeugt wird, stabilisiert die jeweils mit dem Fluoreszenzsignal von einer externen Niederdruck-Referenzzelle. Das resultierende Takt zwischen den bekannten und unbekannten Laserfrequenzen wird durch ein Metall-Isolator-Metall-Punktdiodendetektor, dessen Ausgang auf einem spec beobachtet überwachttrum-Analysator. Die Schwebungsfrequenz zwischen diesen Laseremissionen wird anschließend gemessen und mit den bekannten Referenzfrequenz, um den unbekannten fernen Infrarotlaserfrequenz zu extrapolieren. Das resultierende eint Sigma Fractional Unsicherheit für Laserfrequenzen mit dieser Technik gemessen wird, ist ± 5 Teile in 10. 7 die genaue Bestimmung der Frequenz des fernen Infrarotlaserstrahlung ist kritisch, da sie häufig als eine Referenz für andere Messungen verwendet werden, wie in der Hoch -Auflösung spektroskopische Untersuchungen von freien Radikalen mit Laser-Magnet-Resonanz. Im Rahmen dieser Untersuchung Difluormethan CH 2 F 2, wurde als das im fernen Infrarot-Lasermedium verwendet. Insgesamt wurden acht Ferninfrarot-Laserfrequenzen für die erste Zeit mit Frequenzen im Bereich von 0,359 bis 1,273 THz gemessen. Drei dieser Laseremissionen wurden während dieser Untersuchung festgestellt wurden, und sind mit ihrem optimalen Betriebsdruck, der Polarisation in Bezug auf den CO 2 berichtet </sub&gt; Pumplaser, und Stärke.

Wie erwähnt, ist die Frequenz für eine Fern-Infrarot-Laseremission berichtet ein Mittelwert von mindestens zwölf Messungen mit mindestens zwei unterschiedlichen Sätzen von CO 2 Referenzlaserlinien durchgeführt. Tabelle 2 fasst die für die 235,5 &amp; mgr; m-Laseremission bei der Verwendung der aufgezeichneten Daten 9 P 04 CO 2 Pumplaser. Aus diesem fernen Infrarotlaseremission wurden vierzehn einzelnen Messungen der Schwebungsfrequenz erfasst. Der erste Satz von Messungen wurden während der Verwendung der 9 R 10 und 9 P 38 CO 2 Referenzlaseremissionen erfasst. Für Schritt 3.4.5, da das Fern-Infrarot-Laserfrequenz leicht erhöht war, die Überlagerungsfrequenz wurde auch beobachtet, sich zu erhöhen. Dies zeigt den fernen Infrarotlaserfrequenz größer als die Größenordnung der Differenzfrequenz zwischen war die 9 R 10 und 9 P 38 CO 2 Referenzlasern | ν CO2 (I) -ν CO2 (II) |. Daher das Zeichen of der Schwebungsfrequenz in Gleichung 1 war positiv für diesen Satz von CO 2 Referenzlasern. Umgekehrt ist der zweite Satz von Messungen verwendet, die 9 R 16 und 9 P 34 CO 2 Referenzlaseremissionen. Wenn Schritt 3.4.5 durchgeführt wurde, wurde eine Abnahme in der Schwebungsfrequenz zu beobachten, während die Fern-Infrarot-Laserfrequenz war leicht erhöht. Dies zeigt den fernen Infrarotlaserfrequenz niedriger als die Größenordnung der Differenzfrequenz zwischen 9 R 16 und 9 P 34 CO 2 Referenzlaser war. Daher ist für diesen Satz von CO 2 Referenzlasern das Vorzeichen der Schwebungsfrequenz in Gleichung 1 war negativ. Wie in Tabelle 2, die berechnete fernen Infrarotlaserfrequenz, ν FIR dargestellt ist, für beide Situationen gleich geblieben, innerhalb einer Toleranz von ± 0,12 MHz ein Sigma-Standardabweichung. Die durchschnittlichen Fern-Infrarot-Laserfrequenzen mit dieser experimentellen Technik bestimmt sind gelistet <strong&gt; Tabelle 3 und werden in der Reihenfolge des CO 2 Pumpenleitung angeordnet. Die mittlere Laserfrequenzen werden mit ihren entsprechenden Wellenlänge und Wellenzahl ist, berechnet unter 1 cm -1 = 29 979,2458 MHz angegeben. Alle Fern-Infrarot-Laserfrequenzen wurden unter optimalen Betriebsbedingungen gemessen. In dieser Untersuchung wurden mehrere bereits berichtet Frequenzen gemessen und festgestellt, dass in Übereinstimmung mit den veröffentlichten Werten sein. Die Ein-Sigma Fractional Unsicherheit Δν, von Fern-Infrarot-Laserfrequenzen mit dieser Technik gemessen wird, ist ± 5 · 10-7. Diese Unsicherheit wird aus der Reproduzierbarkeit der bekannten Frequenzen mit diesem System, der Symmetrie und der Breite des verbreiterten Verstärkungskurve des im fernen Infrarot-Laser, und die Präzision der Messungen 4,25,31 abgeleitet. Die während dieser Untersuchung entdeckt, Fern-Infrarot-Laser-Emissionen wurde beobachtet, dass eine Stärke von &quot;W &amp; haben# 8217; entsprechend einem Bereich in Strom 0,001-0,01 mW. Zum Vergleich wurde der 118,8 &amp; mgr; m Linien von Methanol mit diesem System zu VVS mit einer Leistung leicht über 10 mW bei Verwendung der 9 P 36 CO 2 Pumpe mit einer Leistung von 18 W. Zusätzlich beobachtet Tabelle 3 enthält die Polarisation jedes neuen Fern-Infrarot-Laser-Emission gemessen relativ zu ihrem jeweiligen CO 2 Pumplaser. In den meisten Fällen wurde nur eine Polarisation in der CO 2 Pumplaser beobachtet zu dominieren, entweder eine Polarisation parallel oder senkrecht. Für Situationen, in denen keine dominante Polarisierung zu beobachten war, haben beide Polarisationen gelistet. Insgesamt wurden acht Fern-Infrarot-Laser-Emissionen um Difluormethan mit Hilfe eines optisch gepumpten molekularen Lasersystem mit einer transversalen Pumpgeometrie erzeugt. Dazu gehört auch die Entdeckung von drei Fern-Infrarot-Laser-Emissionswellenlängen von 235,5, 335,9 und 416,8 &amp; mgr; m. Einmal erkannt,Das Drei Laser-Heterodyn-Technik wurde verwendet, um die Frequenz zu messen, für jede beobachtete Ferninfrarot-Laseremission. Die Frequenzen für diese Laseremissionen reichten von 0,359 bis 1,273 THz und sind mit Bruch Unsicherheiten von ± 5 Teile in 10 7 gemeldet. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53399/53399fig1.jpg" /> Abbildung 1 Schematische Darstellung der optisch gepumpte Moleküllasersystem, bestehend aus einem Kohlendioxid-Pumplaser und einem Fern-Infrarot-Laser-Resonator. Die fernen Infrarotlasermedium angeregt wird, mit einer Querpumpgeometrie. Mit geringfügigen Änderungen aus Lit.. 15 mit freundlicher Genehmigung von Springer Science and Business Media. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53399/53399fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Figur 2 Schematische Darstellung der drei Laser-Heterodyn-Frequenz-Messsystem. Das Heterodyn-System umfasst die optisch gepumpte Moleküllaser unter Verwendung eines transversalen Pumpgeometrie und zwei zusätzliche Kohlendioxid Referenzlasern. Nicht dargestellt sind die elektronischen Systeme zur Überwachung und Stabilisierung der von jedem Laser erzeugten Strahlung. © [2015] IEEE. Nachdruck, mit geringfügigen Änderungen und die Erlaubnis, von Ref. 27. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53399/53399fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53399/53399fig3.jpg" /> Abbildung 3. Die in der MIM Punktdiodendetektor, wie durch eine Lupe betrachtet verwendet Wolframdraht. DieLänge des Drahtes beträgt ungefähr 2 mm. Für optimale Federwirkung, sollten die Winkel in der Kurve in der Nähe von 90 ° und liegen alle in der gleichen Ebene. <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/53399/53399fig4.jpg" /> Figur 4. Die von der 274,8 &amp; mgr; m-Laseremission optisch gepumpten CH 2 F 2 mit der 9 P 04 CO 2 als Pumplaser auf dem Oszilloskop-Anzeige betrachtet erzeugten Wellenform. Die CO 2 Pumpstrahlung durch einen optischen Unterbrecher, der bei etwa 45 modulierte Hz. Der Widerstand des MIM-Diodendetektor ist etwa 100, und das Signal ist etwa 6 &amp; mgr; V (Spitze-Spitze). Das Oszilloskop-Display basiert auf 10 &amp; mgr; V / Teilung eingestellt. <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/53399/53399fig5.jpg" /> Abbildung 5. Die links undMittel Fotos zeigen die Ausgabe von jedem CO 2 Referenzlaser, 9 R 16 und 9 P 34 ist dar. Die jeweilige modulierte Signal auf dem Oszilloskop ungefähr 4 mV (Spitze-Spitze) für etwa 100 mW, gemessen der Monitor-Leistungsmesser. Das rechte Bild zeigt die kombinierte Signal aus beiden Referenzlaser auf etwa 7 mV (Spitze-Spitze) mit Angabe der zwei Referenzsignale richtig Mischen auf dem MIM Diodendetektor. Der Widerstand des MIM-Diodendetektor etwa 100 Ω. Das Oszilloskop-Anzeige in jedem Foto ist auf 1 mV / Teilung eingestellt. Die CO 2 Strahlung von einem optischen Unterbrecher, der bei etwa 70 Hz moduliert. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/53399/53399fig6.jpg" /> Abbildung 6. Die gesättigte Fluoreszenzsignals im Niederdruck (6 Pa) CO 2 unter Verwendung des 9 R 24 CO 2Laseremission. Diese Kurve wird durch Modulieren des CO 2 Referenzlaseremission über einen externen Chopper bei 52 Hz, während der mit der CO 2 Referenzlasers PZT anliegende Spannung wird von 0 auf ca. 570 V in ca. 13 min hochgefahren erhalten. Die Lock-in-Verstärker an eine 300 ms Zeitkonstante festgelegt ist und eine 200 mV Empfindlichkeits. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53399/53399fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 7" src="/files/ftp_upload/53399/53399fig7.jpg" /> Abbildung 7. Die gesättigte Fluoreszenzsignals im Niederdruck (6 Pa) CO 2 unter Verwendung des 9 R 24 CO 2 Laseremission, wie auf einem Oszilloskop betrachtet wird. Das linke Foto zeigt den Oszilloskop-Anzeige, wenn der PZT-Spannung ist weg von der Mitte des Lamb dip, etwa 80 V in thist Foto. Die mittleren und rechten Bilder zeigen die Oszilloskop-Darstellung, wenn der PZT-Spannung ist entweder sofort nach links oder rechts von der Mitte des Lammes dip, etwa 278 bis 295 V bzw. auf diesen Fotos. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53399/53399fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen .</a> <img alt="Abbildung 8" src="/files/ftp_upload/53399/53399fig8.jpg" /> Abbildung 8. Das Schwebungssignal zwischen 235,5 &amp; mgr; m-Laser Emission von optisch gepumpten CH 2 F 2 mit dem 9 P 04 CO 2 Pumplaser und der 9 R 16 und 9 P 34 CO 2 Referenzlasern. Eine Spanne von etwa 25 MHz ist in der Regel benutzt. Die Mehrheit der Schwebungssignale werden innerhalb von ± 5 GHz beobachtet. Es gibt jedoch bestimmte Frequenzbereiche innerhalb dieser Suchparametern, die eine niedrige Signalisierungs habenRausch. Daher ist die Verwendung einen etwas größeren Suchbereich ist manchmal hilfreich waren. <img alt="Figur 9" src="/files/ftp_upload/53399/53399fig9.jpg" /> Abbildung 9. Teil eines typischen Laser-Resonator Interferogramm (oder Hohlraum-Scan), die aus einem Satz von diskreten Peaks, die Modi des Resonators entsprechen, von Regionen, in denen keine Lasertätigkeit auftritt getrennt. Dieser Scan zeigt die 511,445 um Laseremission durch optisch gepumpten CH erzeugt 2 F 2 mit dem 9 R 28 CO 2 Pumpe. Eine Abnahme im Mikrometer- Position entspricht einer Abnahme der Länge (Spiegel zu Spiegel-Trennung) des fernen Infrarotlaserhohlraum. MIM-Diode detektiert eine 20 &amp; mgr; V Spitze-zu-Spitze von diesem fernen Infrarotlaseremission erzeugten Maximalsignal. Der Ausgang aus dem Detektor wurde unter Verwendung eines Lock-in-Verstärker aufgezeichnet, auf einem 300 ms Zeitkonstante eingestellt und 20 uV SENSITIVITy, an einen Computer angeschlossen. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53399/53399fig9large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Tabelle 1" src="/files/ftp_upload/53399/53399table1.jpg" /> Tabelle 1: Zusammenfassung der CO2-Referenzlaser, deren Differenzfrequenz in der Nähe der berechneten Frequenz für die 235,5 &amp; mgr; m Laseremission vom optisch gepumpten CH 2 F 2 bei Anregung mit dem 9 P 04 CO 2 Laseremission. <img alt="Tabelle 2" src="/files/ftp_upload/53399/53399table2.jpg" /> Tabelle 2: Gemessene Schwebungsfrequenzen für die 235,5 &amp; mgr; m Laseremission vom optisch gepumpten CH 2 F 2 bei Anregung mit dem 9 P 04 CO 2 Laseremission. Zwei Sätze von CO 2 Referenzlaser Verwendungd, das bekannte Differenzfrequenz zu erzeugen (| ν CO2 (I) -ν CO2 (II) |). <img alt="Tabelle 3" src="/files/ftp_upload/53399/53399table3.jpg" /> Tabelle 3: Neue fernen Infrarotlaserfrequenzen von optisch gepumpten CH 2 F 2. <img alt="Tabelle 4" src="/files/ftp_upload/53399/53399table4.jpg" /> STADT Tabelle A: Technische Details des experimentellen Systems einschließlich einiger relevanten kommerziellen Komponenten.

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Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.

Charakterisierung von Fern-Infrarot-Laseremissionen und die Messung ihrer Frequenzen

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and ...

characterizing-far-infrared-laser-emissions-measurement-their

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12.0K Aufrufe.  Central Washington University. We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.

Serie: Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials offering a superior control over the spatial distribution of charge carriers across material interfaces. As this study demonstrates, a combination of donor-acceptor nanocrystal (NC) domains in a single nanoparticle can lead to the realization of efficient photocatalytic1-5 materials, while a layered assembly of donor- and acceptor-like nanocrystals films gives rise to photovoltaic materials.
Initially the paper focuses on the synthesis of composite inorganic nanocrystals, comprising linearly stacked ZnSe, CdS, and Pt domains, which jointly promote photoinduced charge separation. These structures are used in aqueous solutions for the photocatalysis of water under solar radiation, resulting in the production of H2 gas. To enhance the photoinduced separation of charges, a nanorod morphology with a linear gradient originating from an intrinsic electric field is used5. The inter-domain energetics are then optimized to drive photogenerated electrons toward the Pt catalytic site while expelling the holes to the surface of ZnSe domains for sacrificial regeneration (via methanol). Here we show that the only efficient way to produce hydrogen is to use electron-donating ligands to passivate the surface states by tuning the energy level alignment at the semiconductor-ligand interface. Stable and efficient reduction of water is allowed by these ligands due to the fact that they fill vacancies in the valence band of the semiconductor domain, preventing energetic holes from degrading it. Specifically, we show that the energy of the hole is transferred to the ligand moiety, leaving the semiconductor domain functional. This enables us to return the entire nanocrystal-ligand system to a functional state, when the ligands are degraded, by simply adding fresh ligands to the system4.
To promote a photovoltaic charge separation, we use a composite two-layer solid of PbS and TiO2 films. In this configuration, photoinduced electrons are injected into TiO2 and are subsequently picked up by an FTO electrode, while holes are channeled to a Au electrode via PbS layer6. To develop the latter we introduce a Semiconductor Matrix Encapsulated Nanocrystal Arrays (SMENA) strategy, which allows bonding PbS NCs into the surrounding matrix of CdS semiconductor. As a result, fabricated solids exhibit excellent thermal stability, attributed to the heteroepitaxial structure of nanocrystal-matrix interfaces, and show compelling light-harvesting performance in prototype solar cells7.

A general strategy for the development of charge-separating semiconductor nanocrystal composites deployable for solar energy production is presented. We show that assembly of donor-acceptor nanocrystal domains in a single nanoparticle geometry gives rise to a photocatalytic function, while bulk-heterojunctions of donor-acceptor nanocrystal films can be used for photovoltaic energy conversion.

Harvesting Solar Energy mittels Charge-Trennung Nanokristalle und ihre Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

Forschung

Ingenieurwesen

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold molecular beams. However, these beams often contain multiple conformers and clusters, even at low rotational temperatures. We present an experimental methodology that allows the spatial separation of these constituent parts of a molecular beam expansion. Using an electric deflector the beam is separated by its mass-to-dipole moment ratio, analogous to a bender or an electric sector mass spectrometer spatially dispersing charged molecules on the basis of their mass-to-charge ratio. This deflector exploits the Stark effect in an inhomogeneous electric field and allows the separation of individual species of polar neutral molecules and clusters. It furthermore allows the selection of the coldest part of a molecular beam, as low-energy rotational quantum states generally experience the largest deflection. Different structural isomers (conformers) of a species can be separated due to the different arrangement of functional groups, which leads to distinct dipole moments. These are exploited by the electrostatic deflector for the production of a conformationally pure sample from a molecular beam. Similarly, specific cluster stoichiometries can be selected, as the mass and dipole moment of a given cluster depends on the degree of solvation around the parent molecule. This allows experiments on specific cluster sizes and structures, enabling the systematic study of solvation of neutral molecules.

We present a technique that allows the spatial separation of different conformers or clusters present in a molecular beam. An electrostatic deflector is used to separate species by their mass-to-dipole moment ratio, leading to the production of gas-phase ensembles of a single conformer or cluster stoichiometry.

Räumliche Trennung von molekularen Konformen und Clustern

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

Messung und Analyse von atomarem Wasserstoff und Zweiatomige Molekulare AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, und TiO Spektren nach Laser-induzierten Breakdown Optical

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a new and inexpensive procedure to force mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser. This procedure is based on the detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs. This change is used to command the alignment of the intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions. More specifically, the value of the first Stokes parameter varies when the angle of the polarization controller is swept and, moreover, it undergoes an abrupt variation when the laser enters the mode-locked state. Monitoring this abrupt variation provides a practical easy-to-detect signal that can be used to command the alignment of the polarization controller and drive the laser towards mode locking. This monitoring is achieved by feeding a small portion of the signal to a polarization analyzer measuring the first Stokes parameter. A sudden change in the read out of this parameter from the analyzer will occur when the laser enters the mode-locked state. At this moment, the required angle of the polarization controller is kept fixed. The alignment is completed. This procedure provides an alternate way to existing automating procedures that use equipment such as an optical spectrum analyzer, an RF spectrum analyzer, a photodiode connected to an electronic pulse-counter or a nonlinear detecting scheme based on two-photon absorption or second harmonic generation. It is suitable for lasers mode locked by nonlinear polarization rotation. It is relatively easy to implement, it requires inexpensive means, especially at a wavelength of 1550 nm, and it lowers the production and operation costs incurred in comparison to the above-mentioned techniques.

A protocol to detect and automate mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser is presented. The detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs is used to command the alignment of an intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions.

Automatisierung der Modenkopplung in einem nicht-linearen Polarisationsdrehung Faserlaser durch Ausgabe Polarisationsmessungen

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas industry faces continued scrutiny for methane emissions from across the supply chain, due to methane&#39;s relatively high global warming potential (25-84x that of carbon dioxide, according to the Energy Information Administration). Currently, a variety of techniques of varied uncertainties exists to measure or estimate methane emissions from components or facilities. Currently, only one commercial system is available for quantification of component level emissions and recent reports have highlighted its weaknesses.
In order to improve accuracy and increase measurement flexibility, we have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases based on transportation emissions measurement principles. The FFS is a modular system that consists of an explosive-proof blower(s), mass airflow sensor(s) (MAF), thermocouple, sample probe, constant volume sampling pump, laser based greenhouse gas sensor, data acquisition device, and analysis software. Dependent upon the blower and hose configuration employed, the current FFS is able to achieve a flow rate ranging from 40 to 1,500 standard cubic feet per minute (SCFM). Utilization of laser-based sensors mitigates interference from higher hydrocarbons (C2+). Co-measurement of water vapor allows for humidity correction. The system is portable, with multiple configurations for a variety of applications ranging from being carried by a person to being mounted in a hand drawn cart, on-road vehicle bed, or from the bed of utility terrain vehicles (UTVs). The FFS is able to quantify methane emission rates with a relative uncertainty of &#177; 4.4%. The FFS has proven, real world operation for the quantification of methane emissions occurring in conventional and remote facilities.

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

Design und die Verwendung eines Vollstrom-Probenahmesystem (FFS) für die Quantifizierung von Methanemissionen

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

Optische Trap-Laden von Dielectric Mikroteilchen in der Luft

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. This paper proposes a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation. The polydimethylsiloxane (PDMS) chip was fabricated using the multi-layer soft lithography method. Hexadecane containing surfactant was used as the continuous phase, and PEGDA with the ultraviolet (UV) photo-initiator was the dispersed phase. Surfactants allowed the local surface tension to drop and formed a more cusped tip which promoted breaking into tiny micro-droplets. As the pressure of dispersed phase was constant, the size of droplets became smaller with increasing continuous phase pressure before dispersed phase flow was broken off. As a result, droplets with size variation from 1 &#181;m to 80 &#181;m in diameter could be selectively achieved by changing the pressure ratio in two inlet channels, and the average coefficient of variation was estimated to be below 7%. Furthermore, droplets could turn into micro-beads by UV exposure for photo-polymerization. Conjugating biomolecules on such micro-beads surface have many potential applications in the fields of biology and chemistry.

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Here, we present a protocol to illustrate the fabrication processes and verifying experiments of a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation.

Größe-gesteuerte Poly (Ethylenglycol) Diacrylate Tröpfchen über Semi-3-dimensionale fließen mit Schwerpunkt mikrofluidischen Geräte-Generation

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves several steps, include drawing samples, cooling, cutting, transport to the laboratory, and analysis. The whole analysis process requires more than 30 minutes, which hinders on-line process control. Laser-induced breakdown spectroscopy is an excellent on-line analysis method that can satisfy the requirements of vacuum induction melting because it is fast and noncontact and does not require sample preparation. The experimental facility uses a lamp-pumped Q-switched laser to ablate melted liquid steel with an output energy of 80 mJ, a frequency of 5 Hz, a FWHM pulse width of 20 ns, and a working wavelength of 1,064 nm. A multi-channel linear charge coupled device (CCD) spectrometer is used to measure the emission spectrum in real time, with a spectral range from 190 to 600 nm and a resolution of 0.06 nm at a wavelength of 200 nm. The protocol includes several steps: standard alloy sample preparation and an ingredient test, smelting of standard samples and determination of the laser breakdown spectrum, and construction of the elements concentration quantitative analysis curve of each element. To realize the concentration analysis of unknown samples, the spectrum of a sample also needs to be measured and disposed with the same process. The composition of all main elements in the melted alloy can be quantitatively analyzed with an internal standard method. The calibration curve shows that the limit of detection of most metal elements ranges from 20-250 ppm. The concentration of elements, such as Ti, Mo, Nb, V, and Cu, can be lower than 100 ppm, and the concentrations of Cr, Al, Co, Fe, Mn, C, and Si range from 100-200 ppm. The R2 of some calibration curves can exceed 0.94.

During vacuum induction melting, laser-induced breakdown spectroscopy is used to perform real-time quantitative analysis of the main-ingredient elements of a molten alloy.

Quantitative Analyse der Vakuum-Induktionsschmelze durch Laser-induzierte Spectroskopie

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves ...

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of data that can be obtained from an individual sample and renders it difficult to produce statistically relevant data for unique and rare materials. Resonant cavity dielectric spectroscopy is a non-destructive, contactless technique which can simultaneously interrogate both sides of a sheeted material and provide measurements which are suitable for statistical interpretations. This offers analysts the ability to quickly discriminate between sheeted materials based on composition and storage history. In this methodology article, we demonstrate how contactless resonant cavity dielectric spectroscopy may be used to differentiate between paper analytes of varying fiber species compositions, to determine the relative age of the paper, and to detect and quantify the amount of post-consumer waste (PCW) recycled fiber content in manufactured office paper.

A protocol for the non-destructive analysis of the fiber content and relative age of paper.

Methodenentwicklung für kontaktlose Resonanzhöhlen dielektrische spektroskopische Studien von Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future combustion engine vehicle technology may emit large amounts of sub-23 nm particles. The Horizon 2020 funded project DownToTen (DTT) developed a sampling and measurement method to characterize particle emissions in this currently unregulated size range. A PN measurement system was developed based on an extensive review of the literature and laboratory experiments testing a variety of PN measurement and sampling approaches. The measurement system developed is characterized by high particle penetration and versatility, which enables the assessment of primary particles, delayed primary particles, and secondary aerosols, starting from a few nanometers in diameter. This paper provides instruction on how to install and operate this Portable Emission Measurement System (PEMS) for Real Drive Emissions (RDE) measurements and assess particle number emissions below the current legislative limit of 23 nm.

Presented here is the DownToTen (DTT) portable emission measurement system to assess real driving automotive emissions of sub-23 nm particles.

Charakterisierung von Fern-Infrarot-Laseremissionen und die Messung ihrer Frequenzen

Zusammenfassung

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