Spectroscopic investigation of the three lowest doublet states of LiSr

Abstract

Molecules consisting of an alkali and an alkaline earth atom are currently investigated with the aim of using them in experiments to explore diverse physical phenomena. This thesis is concerned with the observation and analysis of the infrared spectrum of LiSr in the gas phase. The moderate reduced mass of LiSr implies a relatively low density of the thermal emission lines. Individual transition lines can be discerned in the spectrum and enable the tracing of rotational branches in the thermal emission spectrum. An analysis of the thermal emission spectrum of LiSr is presented. The spectrum displays clearly visible vibrational bands. Their line structure shows two distinguishable rotational systems due to spin-rotation coupling. A method to readily find the assignment of rotational quantum numbers by using laser radiation to excite the molecular sample at different frequencies is demonstrated. Using the thermal emission spectrum together with laser-induced fluorescence spectra from dfferent laser experiments allowed a thorough description of the rotational energy ladders of the lowest vibrational states v′′ = 0, 1, 2 and v′ = 0, 1 of the (2)2Σ+–X(1)2Σ+ system. It was found that several large perturbations occur in the (2)2Σ+ state. These perturbations are attributed to a coupling of the (2)2Σ+ to the (1)2Π and a model to describe the coupled system is established here, which includes a description of a few vibrational levels in the (1)2Π state.

Zweiatomige Moleküle mit einem Alkali- und einem Erdalkaliatom werden derzeit untersucht, um sie in späteren Experimenten zur Erforschung verschiedener physikalischer Phänomene zu nutzen. Diese Arbeit beschreibt die Aufnahme und Interpretation des nahinfraroten Spektrums eines Gases von LiSr-Molekülen. Die geringe reduzierte Masse von LiSr bedingt eine vergleichsweise geringe Liniendichte im thermischen Emissionsspektrum. Das thermische Emissionsspektrum wird ausführlich besprochen. Es zeigt deutliche Vibrationsbanden, die aufgrund der Spin-Rotationskopplung zwei unterschiedliche Rotationsspektren erkennen lassen. Weiterhin wird eine Methode zur schnellen Zuordnung von Rotationsquantenzahlen vorgestellt, die durch die Verwendung von Laserstrahlung zur gezielten Anregung der Moleküle ermöglicht wird. Die Zusammenführung des thermischen Emissionsspektrums mit den Spektren verschiedener Laserexperimente erlaubt eine umfassende Beschreibung der Rotationsleitern der niedrigsten Vibrationszustände v′′ = 0, 1, 2 und v′ = 0, 1 des (2)2Σ+–X(1)2Σ+ -Systems. Im (2)2Σ+ -Zustand wurden mehrere starke Störungen gefunden, die einer Kopplung zwischen den (2)2Σ+ - und (1)2Π-Zuständen zugeschrieben werden. Ein Modell zur Beschreibung dieses gekoppelten Systems wird entwickelt. Hiermit wird auch eine Beschreibung einiger Vibrationsniveaus des (1)2Π-Zustandes erreicht.