Определение локальных концентраций молекул H2O и температуры газа в процессе нагрева водородно-кислородной газовой смеси методами линейной и нелинейной лазерной спектроскопии

C применением методов линейной спектроскопии поглощения и нелинейной спектроскопии четырехволнового смешения с помощью лазерно-индуцированных решеток одновременно измерены локальные концентрации молекул H₂O и температура газа в процессе нагрева смеси H₂–O₂. При измерениях температурной зависимости константы скорости столкновительной дезактивации молекулами H₂ возбужденных наносекундным лазерным импульсом молекул синглетного кислорода O₂(b ¹Σ_g⁺) в диапазоне 294 – 850 K совместное использование двух методов позволило определять степень окисления водорода при данной температуре. Молекулы H₂O появляются по мере нагрева смеси в результате "темновой" реакции молекул H₂ с молекулами O₂ в основном состоянии. Эксперименты показали, что измерение поглощения излучения перестраиваемого по частоте диодного лазера вдоль оптического пути через пространственно-неоднородно прогретую смесь в газовой кювете позволяет с хорошей точностью определить локальную концентрацию молекул H₂O в объеме лазерного возбуждения молекул O₂, если температура газа в нем известна. При исследовании столкновительной дезактивации молекул O₂(b ¹Σ_g⁺) необходимые измерения локальной температуры газа могут выполняться с помощью лазерно-индуцированных решеток, появляющихся в результате пространственно-периодического возбуждения молекул O₂(X ³Σ_g^-) в состояние b ¹Σ_g⁺ излучением лазера накачки спектрометра четырехволнового смешения.