利用双光子电离探测技术系统地研究了Eu原子的奇宇称态的光谱。双光子电离探测技术利用两步激发获得Eu原子奇宇称态的光谱：首先将第一步激光的波长固定, 而最后一步激光的波长在35 500~35 650 cm-1, 36 200~36 600 cm-1和46 650~46 950 cm-1三个能域范围扫描, 对处于奇宇称激发态的Eu原子进行双光子电离, 以实现探测其光谱信息的目的。本文系统地研究了35 500~35 650 cm-1, 36 200~36 600 cm-1和46 650~46 950 cm-1能域内的光谱特征, 报道了这些能域内具有特殊寿命的高激发态。通过对采用3种不同的激发路径获得的高激发态的光谱进行拟合, 不仅获得了这些高激发态能级位置、线宽和线型的信息, 而且还观察到奇宇称态光谱中的q反转现象。 此外, 通过分析所获得的3张奇宇称态的光谱, 首次证明了4f壳层的电子被激发的可能性, 该结果为检测新量子理论提供了可靠的实验依据。

通过共振激发技术和速度影像法对铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态进行了系统性的研究。首先采用三步共振激发技术探测光谱, 通过前两步固定波长的激光将铕原子激发到4f76p2态上后扫描第三步激光的波长, 使得三步激光的能量总和位于铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态能域附近, 从而得到该自电离态的光谱; 然后采用速度影像法对其动力学过程进行探测, 经过数据分析得到铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态的衰变分支比和弹射电子的角分布。不仅从光谱中观察到了强烈的组态相互作用并且确定了部分能态的总角动量, 从自电离弹射电子角分布中观察到铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态复杂的物理机制, 还在该能域内观测到了粒子数反转。最后, 本文还对孤立实激发技术在探测低n值自电离态光谱的适用性进行了讨论。

利用三步三色孤立实激发技术(ICE), 系统地研究了铕原子4f76p3/2 nd自电离态的光谱, 同时首次研究了激光偏振对复杂原子的光谱的影响。为了研究铕原子4f76p3/2 nd自电离态的光谱, 首先设计并采用了不同的激发路径, 分别将原子布居到同一高激发能域并探测它们在该能域的自电离光谱。通过比较这些光谱的异同并结合上述激发路径所对应的跃迁选择定则, 便可唯一地确定这些高激发态的总角动量。为了研究激光偏振对铕原子的影响, 设计并使用了两种偏振组合: 三步激光都是垂直(πππ), 三步激光都是平行(σσσ)(激光偏振方向相对于探测器垂直或平行)。为了得到有偏振影响的光谱, 分别使3部激光器处于同一偏振, 依次对铕原子进行激发, 激发路径与终态同上。通过对同一路径不同偏振下的光谱的比较, 发现仅能确定极少数的高激发态的总角动量, 同时在光谱中一些峰独立于另一偏振光谱存在。

采用孤立实激发技术, 对铕原子4f76p3/2ns (n=7, 8)自电离态的光谱进行了系统的研究, 同时是首次在不同激光偏振组合下进行的研究。首先, 用前两束激光分步将铕原子从基态4f76s2 经中间4f76s6p态激发至4f76sns里德堡态, 然后再用第三束激光通过离子实4f76s+→4f76p+3/2的跃迁将其进一步激发至4f76p3/27s自电离态或4f76p3/28s自电离态。对铕原子4f76p3/2ns (n=7, 8)自电离态复杂的光谱分别给出了详细的解释, 从中我们可以获得一些重要的光谱信息, 比如自电峰的能级位置和线宽等, 同时还可以观察到收敛于不同离子限的自电离系列之间的组态相互作用。最后, 通过比较不同激光偏振组合下的自电离光谱, 确定了一些自电离态的总角动量的值。

建立了一种理论模型和实验方法, 可以有效地修正来自于环境和介质对测温结果的影响。 这种修正方法通过计入测温环境对辐射体的衰减系数, 可以显著改善以灰体辐射为基础的测温技术的精度和普适性。 首先, 利用多通道CCD图像光谱仪快速准确地获得给定辐射体在空气中的指纹光谱, 并将其等效为一个标准的灰体模型； 其次, 将该辐射体放入未知的环境和介质中, 重复测量该辐射体的辐射光谱, 并建立包含待测介质对辐射体的衰减特征的灰体模型。 最后, 通过对比上述两种情况下的灰体模型, 便可精确确定该辐射体在该环境和介质下的温度。 通过对处于不同环境和介质下的相同辐射体的系统实验, 检验了该测温技术和修正方法的普适性和准确性。

针对目前临床药物拉曼光谱的缺乏和药物检测领域的现状, 利用拉曼光谱技术对抗生素、 抗组织胺、 血凝酶和止吐剂等几类常用临床药物进行了拉曼光谱的测量和研究。 通过观测上述具有良好拉曼活性的药物样品拉曼光谱, 不仅确定了样品拉曼峰的位移、 强度和线宽, 还探索了其包络的线形等光谱特性。 通过分析和比较拉曼光谱图, 找出各药物间的异同; 对于那些由于拉曼活性低或拉曼光谱的复杂样品, 虽然暂时无法识别, 但也进行了尝试性的测量或提出了测量建议。 研究表明: 小分子药物的光谱特征很明显, 拉曼峰分布较广, 对其进行光谱识别简单易行; 而大分子都表现出较弱的光谱特征峰, 常常伴随复杂的包络, 不仅导致了对其光谱识别的困难, 也很难准确确定特征峰位置。 对于不同药物, 提出了用拉曼光谱测量和分析其药物成分的可行性, 并通过分析其拉曼光谱的特性, 为医学工作者识别和分析药物成分提供了实验证据。 不仅为建立药物的拉曼光谱数据库奠定了基础。 还使业界看到了快速识别和检测药物的前景, 从而促进拉曼光谱技术在药物检测上的运用。

建立了一种以灰体辐射为基础测量温度的新方法, 它不仅可以测定辐射体的实时温度, 而且可以实现无接触和高精度测量。 首先, 利用多通道CCD图像光谱仪精确测量辐射体在较宽波段内的辐射光谱, 作为该辐射体的指纹光谱, 将其定义为一个等效的灰体; 其次, 通过对所测光谱的拟合确定该辐射体的灰体辐射模型的系数, 从而确定待测辐射体的灰体辐射模型; 最后, 通过光谱技术与灰体辐射模型的结合确定给定辐射体的任意温度。 通过对无火焰和有火焰这两类热辐射体的实验检验, 表明该测温方法具有实时、 准确和无接触等优点。

利用三步激光共振激发结合场电离探测技术, 系统地研究了铕原子归属于第一电离限4f76s 9S4的4f76snp Rydberg态的场电离过程, 得到了铕原子 4f76snp Rydberg 态的场电离光谱图。在光激发之后施加脉宽为0.2 μs的脉冲电场, 连续扫描电压得到场电离过程图。从4f76snp Rydberg态的场电离过程图谱中, 可以精确地获得态的场电离阈, 观察电场逐步从0到3 kV变化时原子的演化过程。特别是, 受黑体辐射的影响, 一些结构出现在了场电离光谱图上。

对处于25P Rydberg 态的锂原子进行了电场电离的理论研究。采用三步共振激发技术，沿2S1/2—2P3/2—3D3/2—25P的激发路径，使锂原子在25P Rydberg态上布居, 再施加脉冲电场使其电离。针对上述光激发+场电离过程所涉及的各个原子态的粒子布居，建立起速率方程组, 再通过拉普拉斯变换方法推导出各个态的粒子布居率和电离效率的解析表达式, 以便对各个阶段的物理机理和特性进行理论分析。通过用Matlab 语言自编的计算软件, 不但定量分析了不同激光参数对光激发过程的影响, 还研究了脉冲电场的参数对原子电离率的影响。研究表明，在本激发路径下，难以显著提高对25P Rydberg态的光激发效率，因而限制了电场电离的总体效率。

利用拉曼光谱技术分别研究了植物油和动物脂肪油的光谱特性.通过自适应迭代惩罚最小二乘法的基线校正方法,对所测得的拉曼光谱进行了数据处理,获得了它们的微观信息.进而通过选取其中部分油的拉曼光谱,进行了植物油的光谱、动物脂肪油的光谱以及动物脂肪油和植物油之间的光谱比较和分析,从而发现了多种植物油光谱(包括多个频移范围内的频移大小以及强度大小)的差异,也发现了动物脂肪油与植物油的拉曼光谱间的差异.不但提供了辨识不同食用油的光谱依据,也证明了拉曼光谱是一种识别不同油品的有效方法。