第三章 實驗技術與數據處理
3.3 實驗程序
0
1
log( )
2.303
I n
I
(3-8) 其中 n 為臭氧分子濃度(molecule cm-3) ，σ 為吸收截面積(1.15×10-17 cm2 molecule-1)， 為光徑長(7 cm)，可得臭氧之壓力(P，in Torr) ，(3-9) 其中，T 為室溫(298 K)。其值與壓力計量測之讀值的比例即代表純化 程度，一般經除氧純化後可達約 100 %。
3.3 實驗程序
3.3.1 光解雷射的準備
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開啟 Lambda Physik 之電源及 mini controller 之電源，並開啟循 環冷卻水，待 Thyratron 熱機 500 秒。利用能量計連接至示波器，測 量雷射出口的能量，若能量不足，則必頇執行氣體更新(New fill)。
3.3.2 光譜儀之準備與對光
1. 自乾燥箱取出分光鏡(CaF2)放入 FTIR 後，開啟 FTIR 主機電源開 關(此時 scanner 會連續閃綠燈)；開啟循環冷卻水及 MIR 光源開 關，將 InSb 偵測器內加滿液態氮。
2. 開啟 FTIR 機械幫浦，將 FTIR 主機內部抽氣至 11 mbar 以下。待 MIR 光源強度穩定後(約 30 分鐘)，方能進行干涉儀對正工作。同 時，進入電腦 OS2 作業系統之 OPUS 3.02 軟體。
3. 於 OPUS 軟體中選擇 Measurement 選項，進入 Setup Experimental 視窗下之 Set Optic Parameters，選擇相關參數：
Source ： Globar Beamsplitter ： CaF
2Aperture ： 0.25 mm
Measurement channel ： Front Detector ： external Det. Input Scanner velocity ： 6 ； 10.0 kHz
完成後，進入 Align Mode 視窗，選擇 Auto Align 進行光譜儀之
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對 正 。 於 零 光 程 差 (ZPD) 正 常 狀 態 之 ADC count 必 頇 達 9000-12000。當訊號過飽和時，頇斟酌衰減其強度(可放銅網於光 徑上)，避免量測之訊號失真或傷及偵測器。確定 ZPD 位置無嚴 重變化且強度合理，方完成對光並儲存此 ZPD 的位置(Save Peak Position)後，再跳出 align mode；取下銅網並關閉 MIR 光源開關 及循環冷卻水，完成 FTIR 之干涉儀與偵測器間的對正。
4. 將光譜儀之內部鏡組轉向至偵測放光訊號之位置。吾人於 OPUS 軟體之 Measurement 選項，進入 Setup Experiment 視窗下之 Set Optic Parameters ， 將 光 源 轉 換 為 Emission(side) 後 ， 跳 回 原 Measurement 視窗，執行 Align Mode，方完成 emission 模式之切換。
5. 於 OPUS 軟體之 Measurement 選項並進入 Direct Command Entry 視窗，輸入指令 sse = 12，需重複輸入三次，以測詴 step scan error，
得到的數值必頇小於 2，若大於 2，則必頇找出干擾源並排除之。
可能的干擾來源有：(1)光學桌不穩定(應避免任何線路拉扯或接觸 到光學桌)、(2)FTIR 內部氮氣壓力太大 or 太小、(3)周邊儀器造成 的電子干擾(electronic noise)、因互相接觸而造成的振動干擾或儀 器運作時所造成的噪音干擾(acoustic noise)。調整儀器直到得到適 當的 step scan error 值。
3.3.3 周邊儀器設定
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BNC 線路接線：如圖 3-9 所示，主要分為觸發訊號及光譜訊號兩 部分。觸發訊號以 DG535(internal trigger，19 Hz)為中心，連結光解 雷射及光譜儀之時序。其中 T0(TTL 波，highZ，normal)輸出端連接光 解雷射，經適當延遲時間(如：SR 560 放大倍率為 20 倍時，延遲時間 設為 3.19 μs)後再以 B(TTL 波，highZ，normal)輸出端觸發 PAD 1232，
以控制訊號擷取。放光訊號經由光譜儀之偵測器偵測後，由其內置的 前置放大器將電流訊號放大並轉換成電壓訊號，再傳送到 SR560 電 壓前置放大器的 A 端輸入端，以適當倍率放大後，並經由高、低頻 過濾(本實驗 bandwidth = 300-1M)後，由 SR560 的 50Ω 輸出端傳送至 PAD 1232 A/D converter，進行訊號擷取。將 DG535 的 A 輸出端及 SR560 的 50Ω 輸出端連接至示波器，即可觀測產物放光訊號。
3.3.4 進行光解實驗量測產物之放光訊號
1. 開啟乾式真空幫浦，將反應槽及氣體管路抽真空後，開始加入反 應氣體，調整所需氣體流量及總壓。設定脈衝產生器觸發頻率為 19 Hz，啟動雷射將雷射光束導入反應槽中。將濾光片放在光譜儀 測詴樣品區中，依實驗解析度調整光圈大小，再將光譜儀抽真空。
2. 開啟 OPUS 軟體，設定實驗相關參數：
Setup Experiment:
Resolution: 0.5 cm
-1Result Spectrum: Transmittance
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Data to save: Single Channel
Set Acquisition Parameters:Wanted High Frequency Limit: 3700
cm
-1Wanted Low Frequency Limit: 2900 cm
-1Low Pass Filter: Open
Acquisition Mode: Single Sided
Set FT Parameters:Phase Resolution: 13 cm
-1Start Frequency Limit for file: 3700 cm
-1End Frequency Limit for file: 2900 cm
-1
Phase Correction Mode: Mertz/No Peak Search Apodization Function: Happ-Genzel
Zero Filling Factor: 4
Transient Recorder TRS:Device: PAD1232 40MHz SPECTRUM
Number of Slices: 600
Time Resolution: 25 ns
Coaddition Repeat Count: 60 Stabilization Delay: 70 ms
Experiment Trigger: Ext. Positive Edge
3. 更改完成後，於 Transient Recorder TRS 中，按下 Start Measurement，
移動鏡開始進行步進式掃描。當掃描至 ZPD 取樣點 (約為 phase interferogram points 的一半，見第二章) 時按下 Pause，利用示波 器檢測偵測器所量測到之訊號。藉由調整反射鏡及聚焦透鏡微調
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光解雷射之位置，使放光訊號得到最佳 S/N 值。同時，調整 SR-560 之放大倍率使信號接近但小於 ADC 取樣板所能承受之訊號上限 (光譜儀內建之 ADC 為 10 V；外接之 PAD1232 為 1 V)。儲存並列 印此時示波器上的訊號以作紀錄。
4. 於 OPUS 軟體中之 Transient Recorder TRS 視窗，按下 Start
Measurement 開始擷取時間解析之光譜。本實驗在 2900-3700 cm-1 光區及 0.5 cm-1解析度之條件下，所需擷取之訊號點數總數為 coefficients for spontaneous emission)不同，因此修正後的譜線亦必頇
考 慮 此 項 ， 才 能 推 導 出 其 相 對 應 的 振 - 轉 動 能 階 佈 居 數 ， 即 ： (3-11)