我校朱林繁教授课题组实现测量光吸收截面的新方法 [2015-12-25]

　　我校朱林繁教授课题组提出可以利用小动量转移下的非弹性X射线散射技术模拟光吸收过程，进而精确测定原子分子的光吸收截面，并在第三代同步辐射光源上以氦原子为例实现了这种被称为dipole (γ, γ)的实验方法。该成果近日以“The realization of the dipole (γ, γ) method and its application to determine the absolute optical oscillator strengths of helium”为题在线发表在《Scientific Reports》上 (DOI: 10.1038/srep18350)。

　　光吸收截面，或与之等价的光学振子强度，在理解与光吸收和光发射相关的自然现象例如极光、南极臭氧空洞等中起着至关重要的作用。同时，实验室精确测定的光吸收截面也是我们利用各种太空望远镜和卫星例如哥白尼、钱德拉、哈勃、FUSE等诊断银河系的核合成和化学演化、宇宙中的元素丰度等的基础。一直以来，人们主要采用光吸收方法和dipole（e, e）方法测量原子分子的光吸收截面，但二者各有其局限。基于Beer-Lambert定律的光吸收方法总是会受到线饱和效应的影响，所测结果总是比真值小，且修正过程过于繁琐并会引入误差。dipole（e, e）方法虽然不受线饱和效应的影响，但其转换过程中的Bethe-Born转换因子随能量变化十分剧烈，其引入的误差很难估计。朱林繁教授课题组提出的高分辨dipole(γ, γ)方法，可以有效克服上述缺陷，得到原子分子分立跃迁的精确光吸收截面。实验测得的氦原子的高精度光吸收截面，证实dipole(γ, γ)方法是测量原子分子光吸收截面的强有力实验工具。

　　图示：（左） Dipole (γ, γ)方法实验装置示意图；（右）Dipole (γ, γ)方法测量的He原子的光学振子强度密度谱。

　　自2010年开始，朱林繁教授课题组与合作者一起，基于第三代同步辐射装置SPing-8和上海光源，首次把非弹性X射线散射技术用于原子分子动力学参数的绝对精确测量，揭示了原子分子的激发能量—动量转移—跃迁概率的三维完整信息，给出了原子分子从基态到激发态在动量空间的结构信息。Dipole（γ, γ）方法的提出和实验实现，是以前这些工作的推广和深化。博士生徐龙泉是该论文的第一作者。

　　该工作得到了国家自然科学基金的资助。