Constrained multispectrum analysis of CO₂-Ar broadening at 6227 and 6348 cm-1

摘要

We report the first extensive experimental measurements of Ar-broadened half-width and pressure-induced shift coefficients, speed dependence parameters, and line mixing coefficients for the 30013←00001 and 30012←00001 bands of 16O12C16O centered near 6227 and 6348cm-1, respectively. These parameters were determined from 15 self-broadened and six Ar-broadened CO₂ spectra recorded at room temperature with long absorption path lengths (25 to 121m) using the McMath-Pierce Fourier transform spectrometer (FTS) at the National Solar Observatory. All 21 spectra were fit simultaneously using a multispectrum nonlinear least-squares technique. The line positions and line intensities were constrained to quantum mechanical expressions to obtain maximum accuracies in the retrieved parameters. Speed-dependent line shapes with line mixing (via the relaxation matrix formalism) were required to remove systematic errors in the fit residuals using only the Voigt profile. Remaining fit residuals were minimized by adjusting the half-width and pressure-induced shift coefficients of the overlapping 31113←01101 and 31112←01101 hot bands. We compare the Ar-broadening parameters with those recently determined for self- and air-broadening in the 30012←00001 and 30013←00001 bands and also with other Ar-broadening values from the literature, as appropriate.Nous présentons les premiers résultats expérimentaux complets de l'étalement de la demi- largeur de ligne dû à la présence d'argon et des coefficients de déplacement de ligne induits par la pression, les paramètres de dépendance en pression et les coefficients de mélange de ligne pour les bandes de 30013←00001 et 30012←00001 du 16O 12C16O centrés près de 6227 et 6348cm-1 respectivement. Nous avons déterminé ces paramètres à partir de 15 spectres de CO₂ auto-élargis et six spectres avec élargissement causé par la présence d'argon, enregistrés à température de la pèce et avec les longs chemins d'absorption (25 à 121m) du spectromètre McMath-Pierce à transformée de Fourier (FTS) du National Solar Obversatory. Nous avons simultanément ajusté mathématiquement l'ensemble des 21 spectres à l'aide d'une méthode de moindres carrés multispectrale et non linéaire. Les positions et intensités de ligne ont été ajustées aux expressions de la mécanique quantiques pour garantir un maximum de précision des paramètres extraits de l'analyse. Nous avons dû inclure une dépendance en vitesse de la forme des lignes et un mélange de lignes (via le mécanisme de la matrice de relaxation) afin d'éliminer les erreurs systématique dans les ajustements résiduels utilisant des profils de Voigt purs. Les autresajustements résiduels ont été minimisés en utilisant la demi-largeur et les coefficients de déplacement de ligne induit par la pression des bandes chaudes se recouvrant 31113←01101 et 31112←01101. Nous comparons nos résultats d'élargissement causés par l'argon avec ceux obtenus récemment d'élargissement par l'air dans les bandes 30012←00001 et 30013←00001, ainsi qu'avec d'autres résultats dans la littérature concernant un élargissement par l'argon.