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Zeitschrift für Physikalische Chemie

International journal of research in physical chemistry and chemical physics

Ed. by Rademann, Klaus


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2196-7156
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Doppler-free Two-Photon Spectroscopy of Benzene in a Cold Supersonic Beam

M. Clara / K. Siglow / H.J. Neusser

Citation Information: Zeitschrift für Physikalische Chemie. Volume 214, Issue 4/2000, Pages 493–, ISSN (Online) 2196-7156, ISSN (Print) 0942-9352, DOI: https://doi.org/10.1524/zpch.2000.214.4.493, September 2009

Publication History

Published Online:
2009-09-25

Doppler-free two-photon absorption is demonstrated for cold molecules in a supersonic beam with a spectral resolution of 10 MHz. It was realized using a frequency stabilized tunable external concentric resonator placed within the vacuum chamber and crossed by the molecular beam. The achieved high resolution allows us to resolve single rotational lines in the S1 ← S0, 1410 two photon vibronic band of benzene molecules. The theoretical analysis of the symmetric top rotational line structure of the isotropic Q-branch in a totally symmetric two-photon band leads to accurate rotational constants and a value for the rotational temperature achieved at various distances from the nozzle orifice in the cold molecular beam. The smallest linewidth of the rotational lines is 8.5 MHz and given by the flight time of the molecules in the supersonic beam through the laser beam waist in the resonator and the laser bandwidth.

Doppler-freie Zwei-Photonen-Absorption mit einer Auflösung von etwa 10 MHz wird an kalten Molekülen in einem Überschall-Molekularstrahl nachgewiesen. Eine Steigerung der Effizienz des schwachen nichtlinearen Effekts gelingt durch die hohe Lichtintensität in einem externen abstimmbaren konzentrischen Resonator, der innerhalb der Vakuumkammer installiert wurde und dessen Fokus von dem Molekularstrahl gekreuzt wird. Die erzielte hohe spektrale Auflösung erlaubt die Trennung individueller Rotationslinien in der S1 ← S0, 1410 Zwei-Photonen-Bande des Benzolmoleküls. Die theoretische Analyse der Rotationslinienstruktur führt zu genauen Rotationskonstanten und ergibt die Rotationstemperatur, die in verschiedenen Abständen von der Düsenöffnung erzielt wird. Die kleinste beobachtete Linienbreite von 8.5 MHz kommt durch die begrenzte Durchflugszeit der Moleküle durch den Laserfokus und die Linienbreite des Lasers zustande.

Citing Articles

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[1]
R. S. Minns, D. S. N. Parker, T. J. Penfold, G. A. Worth, and H. H. Fielding
Physical Chemistry Chemical Physics, 2010, Volume 12, Number 48, Page 15607
[2]
Patrick Dupré
Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series IV - Physics, 2001, Volume 2, Number 7, Page 929

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