1. Литературный обзор hi

HI - бесцветный удушливый газ, с резким неприятным запахом, дымящий на воздухе, который вносит существенный вклад в глобальную дозу облучения населения всего мира. Данное соединение чрезвычайно опасно для здоровья человека, HI опасен как сам по себе как химическое соединение, так и как вещество, которое несет в себе радиационную опасность.

В статье [4] были получены ИК спектры и были определены некоторые молекулярные константы. Установка, на которой был поставлен эксперимент состояла из дифракционной призмы-спектрометра, имеющей обычную конструкцию, которая состояла из двухметрового коллиматорного зеркала и решетки с 3600 линиями на дюйм. Ячейки, используемые для содержания исследуемого газа, выглядели как стеклянные трубки длиной 30 см с полированными каменной солью окнами. В установке имелась ловушка, которая очищала попавший в камеру газ от ненужных паров и воды. Камера наполнялась при атмосферном давлении готовым иодоводородом, т.е. очищенным от загрязнений.

Спектр поглощения йодоводорода, полученный в этой работе приведен на рис. 1. Можем наблюдать, что спектры иодоводорода находятся в интервале примерно 4,7-4,3 мкм и в интервале 2,35-2,25 мкм.

Рис. 1. Спектр поглощения йодоводорода, полученный в работе [4].

В работе [5] даётся расчёт инфракрасных и рамановских спектров HF, HCI, HBr и HI исключительно на уровне SCF (метода самосогласованного поля) с конкретной целью изучения лучшего метода контроля HI. В табл. 1 представлены рассчитанные ИК- и рамановские интенсивности от HF до HI, явно показывающий, что ИК-сигнал спадает почти до нуля.

Табл. 1. Рассчитанные в работе [5] ИК- и рамановские интенсивности от HF до HI.

Молекула	Частота (рассчитанная), см-1	Дипольный момент (рассчитанный), 10-30 см	Интенсивность, см -1
HF	4457.02	6.32	168.778
H35Cl	3073.86	4.05	56.680
H81Br	2788.27	3.24	15.852
H127I	2449.16	2.18	0.055

В ходе данного эксперимента была получена всего одна область поглощения иодоводорода в районе 4 мкм.

2. Литературный обзор co2

  Углерод имеет два стабильных изотопа — ¹²C и ¹³C. Содержание этих изотопов в природном углероде равно соответственно 98,93 % и 1,07 %. Так же известен изотоп углерода  ¹⁴C, образующийся в атмосфере из атмосферного азота под действием космического излучения. Время жизни данного изотопа примерно (5,70±0,03)*10³ лет.

Основной причиной опасности изотопов С-12 и С-14 - их участие в строении генов. По этой причине были исследованы методы детектирования данных изотопов в масштабе реального времени.

В связи с тем, что С-14 очень редко встречается в природе, и до последнего времени не было особой научной необходимости в исследовании спектральных свойств молекул с этим содержанием углерода, с сожалением можем констатировать, что спектроскопических данных по ¹⁴CO₂ практически нет. Вместе с тем, знание спектральных свойств молекул ¹²CO₂ и ¹³CO₂ дают нам возможность теоретически просчитать расположение колебательных мод ¹⁴CO₂ и оценить спектроскопические постоянные данной молекулы и строить на этих данных возможные схемы ее детектирования. Далее приведены работы об известных ¹²C и ¹³C изотопах.

В работе [6] предлагается методика измерения концентраций изотопов углерода и их отношения на основе сравнения измеренного и рассчитанного спектров поглощения CO₂ в области 2 мкм. Эксперименты выполнялись при атмосферном давлении и комнатной температуре. Принципиальная схема установки приведена на рис. 2. Спектральная область излучения используемого лазера на основе соединения А₃В₅ с вертикальным резонатором фирмы Vertilas составляла около 2 мкм, выходная мощность – примерно 1 мВт, область непрерывной перестройки частоты – 7 -15 см^-1. В области 2 мкм, являющейся промежуточной по величине сечения поглощения, применялись диодные лазеры и приемники, работавшие при комнатной температуре. Диодный лазер был установлен на термоэлектрическом элементе Пельтье в герметичном корпусе. Стабилизация температуры лазера обеспечивалась с помощью платы ввода-вывода и блока управления. Питание лазера осуществлялось импульсами тока специальной формы с длительностью 20 мс и частотой повторения 10-15 Гц [7], а перестройка частоты излучения – плавным изменением тока инжекции. Амплитуда тока инжекции составляла 3 – 7 мА. В измерительной схеме имелись три оптических канала: аналитический канал с многопроходной кюветой (МК) и фотоприемником ФД1; канал частотной калибровки (фотоприемник ФД2); канал регистрации базовой линии (фотоприемник ФД2). Управление лазерным излучением и схемой стабилизации температуры, а также регистрация сигналов проводились с помощью платы ввода-вывода и контролировались персональным компьютером ПК с использованием программы, написанной в среде LabView.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки.

Многопроходная кювета типа кюветы Эрио [8], находившаяся в аналитическом канале, состояла из двух зеркал с алюминиевым покрытием и отверстиями для ввода и вывода излучения. Зеркала вакуумно плотно монтировались на кварцевой трубке диаметром примерно 2,2см, общий объем кюветы составлял примерно 150см³. После неоднократных отражений внутри кюветы излучение лазера выходило через отверстие и попадало на фотоприемник ФД1. Вблизи торцов кюветы к ней припаяны два вакуумных крана для подключения к вакуумной системе и системе напуск газа. Наполнение кюветы воздушной смесью с повышенным содержанием CO₂ осуществлялось путем ее продувки.

Во второй и третий каналы направлялось излучение лазера, отраженное от двух поверхностей разделительного клина. Во втором канале с детектором ФД2 находилась кювета с чистым CO₂ при давлении 70 Тор для калибровки частоты излучения лазера.

Рис. 3. Спектры поглощения молекул CO₂-12 в области 2 мкм, полученные в работе [7].

На рис. 3 приведен пример спектра поглощения в области 2 мкм при давлении 1 атм. и температуре Т=296 К. В области перестройки частоты излучения лазера помимо линий поглощения ¹²CO₂ и ¹³CO₂ попадают так же линии поглощения молекул Н₂О, спектры которых моделировались с использованием базы данных HITRAN. Отношение концентраций молекул ¹²CO₂ и ¹³CO₂ при измерениях в атмосферном воздухе было равно 89,6.

Таким образом, приведенный выше способ и метод регистрации и измерения относительных содержаний ¹²C и ¹³C убеждают нас в возможности применения метода и для регистрации и измерения ¹⁴C. Для этого нам необходимо просчитать теоретически на вычислительном комплексе положение линий поглощения спектров молекулы ¹⁴CO₂ в подходящем для измерений диапазоне частот.