ВВЕДЕНИЕ 3
1. Теория 6
1.1. Молекула H2S и сведенья о ней 6
1.1. Г амильтониан 11
1.2. Используемый метод решения обратной спектроскопической задачи
17
2. Автоматизация 21
3. Результаты и обсуждения 33
3.1. Начальные данные 33
3.1. Результаты 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
ЛИТЕРАТУРА 37
ПРИЛОЖЕНИЕ 41
Подробное знание спектров поглощения сероводорода является актуальным по нескольким причинам:
1. Фундаментальные исследования молекулярной структуры:
Сероводород является простейшей молекулой с тремя атомами, что делает его отличным объектом для фундаментальных исследований. Изучение его спектра позволяет глубже понять основные принципы молекулярной спектроскопии, включая вращательно-колебательные взаимодействия и тонкие эффекты, такие как центробежное искажение и ангармонические коррекции.
2. Атмосферная химия и экология:
Сероводород присутствует в атмосфере Земли в результате как природных, так и антропогенных процессов. Точные спектроскопические данные необходимы для мониторинга концентраций H2S в атмосфере и оценки его воздействия на окружающую среду и здоровье человека. Высокое разрешение спектра позволяет выявлять и количественно оценивать следовые концентрации газа.
3. Астрономия и планетарные науки:
H2S был обнаружен в атмосферах различных планет и комет. Исследование его спектра помогает в анализе данных, полученных с помощью астрономических инструментов, и в понимании химических процессов, происходящих в космосе.
4. Технологические и промышленные приложения:
Сероводород используется в различных технологических процессах, включая производство серы и серной кислоты. Спектроскопические данные необходимы для контроля качества и безопасности в этих процессах. Высокое разрешение спектра позволяет проводить более точный 3
мониторинг технологических процессов и предотвращать выбросы вредных веществ.
5. Развитие спектроскопических методов и инструментов:
Исследование спектра H2S с высоким разрешением способствует развитию и совершенствованию спектроскопических методов и инструментов. Это включает в себя улучшение техники сбора данных, калибровку приборов и разработку новых алгоритмов обработки спектральных данных.
В последние десятилетия было опубликовано множество исследований высокоразрешенных спектров поглощения H2S. В результате совместных анализов, проведенных Флоудом и его коллегами , Ямадой и Клее , Салеком и его соавторами , Ками-Пейретом и его командой , а также Беловым и другими исследователями , были получены точные параметры основного состояния для H232S и его изотопов, включая H233S, H234S, H236S.
Кроме того, положения и интенсивности фундаментальных полос поглощения, а также одной обертоновой полосы до 3000 см '. были тщательно охарактеризованы. Это стало возможным благодаря работе Строу, Лейна и их соавторов , а также исследованиям Уленикова и его коллег для v2 . Лечуга-Фоссат и его команда также внесли значительный вклад в характеристику полос vi, V3 и 2v2 (первой триады) .
Несмотря на значительные успехи в исследовании спектров поглощения H2S, остается ряд нерешенных вопросов и областей, требующих дальнейшего изучения. Основная цель данной работы заключается в проведении нового исследования спектров высокого разрешения сероводорода с использованием современных методов и инструментов, а также усовершенствование имеющихся инструментов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить соответствующую литературу.
2. Изучить уже имеющиеся методы решения обратной спектроскопической задачи.
3. Разработать алгоритм для автоматизации работы с программным обеспечением для обработки спектральных данных.
4. Применить усовершенствованный инструмент для исследования спектров поглощения сероводорода и сделать выводы на основе полученных результатов.
В процессе выполнения данной работы, направленной на изучение методов получения высокоразрешенных спектров, были достигнуты следующие результаты:
1. Проведен всесторонний обзор литературы, необходимой для анализа экспериментального спектра и решения обратной спектроскопической задачи. Это включало изучение фундаментальных и прикладных аспектов спектроскопии, методов обработки спектральных данных, а также применения теории симметрии и гамильтонианов.
2. Изучены и проанализированы методы определения параметров гамильтониана. Особое внимание уделено их дальнейшей автоматизации с целью и эффективности расчетов. Рассмотрены современные алгоритмы и программные инструменты, применяемые для этих задач.
3. Разработан и применен метод автоматизации для получения теоретического спектра. Использование автоматизированного подхода позволило существенно сократить время и усилия, затрачиваемые на вычисления.
В результате работы были определены параметры гамильтониана, на основе которых рассчитаны 153 энергетических уровня, что способствует расширению и обновлению информации, доступной для дальнейших исследований и практического применения в области молекулярной спектроскопии.
