Skip to main content
Log in

Cavity enhanced absorption spectroscopy measurements of pressure-induced broadening and shift coefficients in the υ 1+υ 3 combination band of ammonia

  • Published:
Applied Physics B Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Cavity enhanced absorption spectroscopy is performed using an external cavity diode laser operating around 1516 nm. We demonstrate a sensitivity of 6×10−8 cm−1 Hz−1/2 and utilise a simple method to measure pressure-induced broadening and shift coefficients. The broadening and shift coefficients for six gases (helium, neon, argon, xenon, oxygen and nitrogen) have been determined at room temperature for four transitions in the υ 1+υ 3 combination band of ammonia. Comparisons of the broadening coefficients with previous work in this region, where it exists, show good agreement. The broadening and shift coefficients of nitrogen and oxygen are also in good agreement with calculated values using the Robert and Bonamy theory. Both the broadening and shift coefficients show a clear trend through the rare gases, which can be explained in terms of the varying magnitude of the long range attractive forces operating between the colliding partners. We also demonstrate the application of the Parmenter–Seaver formalism to estimate the potential well depth of the ammonia dimer from the obtained broadening coefficients. The obtained well depth agrees well with theoretical calculations.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. L.H. Xu, Z. Liu, I. Yakovlev, M.Y. Tretyakov, R.M. Lees, Infrared Phys. 45, 31 (2004)

    Article  Google Scholar 

  2. R. Engeln, G. Berden, R. Peeters, G. Meijer, Rev. Sci. Instrum. 69, 3763 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. R. Peeters, G. Berden, A. Apituley, G. Meijer, Appl. Phys. B 71, 231 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. J.B. Paul, L. Lapson, J.G. Anderson, Appl. Opt. 40, 4904 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. R. Peeters, G. Berden, G. Meijer, Am. Lab. 33, 60 (2001)

    Google Scholar 

  6. G. Berden, R. Peeters, G. Meijer, Chem. Phys. Lett. 307, 131 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. A.S. Pine, V.N. Markov, J. Mol. Spectrosc. 228, 121 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. M.E. Webber, D.S. Beer, R.K. Hanson, Appl. Opt. 40, 2031 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. A. Lucchesini, S. Gozzini, Eur. Phys. J. D 22, 209 (2003)

    ADS  Google Scholar 

  10. A. Predoi-Cross, M. Brawley-Tremblay, L.R. Brown, V.M. Devi, D.C. Benner, J. Mol. Spectrosc. 236, 75 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. L. Lundsberg-Nielsen, F. Hegelund, F.M. Nicolaisen, J. Mol. Spectrosc. 162, 230 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  12. J.S. Gibb, G. Hancock, R. Peverall, G.A.D. Ritchie, L.J. Russell, Eur. Phys. J. D 28, 59 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. M.A. Koshelev, M.Y. Tretyakov, R.M. Lees, L.H. Xu, Appl. Phys. B 85, 273 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. J. Morville, S. Kassi, M. Chenevier, D. Romanini, Appl. Phys. B 80, 1027 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. L. Gianfrani, R.W. Fox, L. Hollberg, J. Opt. Soc. Am. B 16, 2247 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. S.V. Fiedler, A. Hese, A. Ruth, Chem. Phys. Lett. 371, 284 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. L.S. Rothman, D. Jacquemart, A. Barbe, D.C. Benner, M. Birk, L.R. Brown, M.R. Carleer, C. Chackerian Jr., K.V. Chance, V. Dana, V.M. Devi, J.-M. Flaud, R.R. Gamache, A. Goldman, J.-M. Hartmann, K.W. Jucks, A.G. Maki, J.-Y. Mandin, S. Massie, J. Orphal, A. Perrin, C.P. Rinsland, M.A.H. Smith, R.A. Toth, J. Vander Auwera, P. Varanasi, G. Wagner, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 96, 139 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. H.R. Barry, L. Corner, G. Hancock, R. Peverall, T.L. Ranson, G.A.D. Ritchie, Phys. Chem. Chem. Phys. 5, 3106 (2003)

    Article  Google Scholar 

  19. V. Nemtchinov, K. Sung, P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 83, 243 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. H. Aroui, M. Broquier, A. Picard-Bersellini, J.P. Bouanich, M. Chevalier, S. Gherissi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 1011 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. S. Nouri, J. Orphal, H. Aroui, J.M. Hartmann, J. Mol. Spectrosc. 227, 60 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. V.N. Markov, A.S. Pine, G. Buffa, O. Tarrini, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 50, 167 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. A.S. Pine, V.N. Markov, G. Buffa, O. Tarrini, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 50, 337 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  24. M. Dhib, J.P. Bouanich, H. Aroui, M. Broquier, J. Mol. Spectrosc. 202, 83 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  25. D.M. O’Leary, J. Orphal, A.A. Ruth, U. Heitmann, P. Chelin, C.E. Fellows, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 109, 1004 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. J.S. Gibb, G. Hancock, R. Peverall, G.A.D. Ritchie, Appl. Phys. B 76, 97 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. M. Dhib, J.P. Bouanich, H. Aroui, A. Picard-Bersellini, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 68, 163 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. M. Dhib, N. Ibrahim, P. Chelin, M.A. Echargui, H. Aroui, J. Orphal, J. Mol. Spectrosc. 242, 83 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  29. D. Robert, J. Bonamy, J. Phys. 40, 923 (1979)

    Google Scholar 

  30. S. Hadded, H. Aroui, J. Orphal, J.-P. Bouanich, J.-M. Hartmann, J. Mol. Spectrosc. 210, 275 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. C.S. Parmenter, M. Seaver, J. Chem. Phys. 70, 5442 (1979)

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. C. Diedrich, A. Luchow, S. Grimme, J. Chem. Phys. 123, 184106 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. J.S. Lee, S.Y. Park, J. Chem. Phys. 112, 230 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. G. Baldacchini, F. D’Amato, G. Buffa, O. Tarrini, M. De Rosa, F. Pelagalli, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 68, 625 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. M. Dhib, M.A. Echargui, H. Aroui, J. Orphal, J.M. Hartmann, J. Mol. Spectrosc. 233, 138 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. F. Raynaud, B. Lemoine, F. Rohart, J. Mol. Spectrosc. 168, 584 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. M. Dhib, M.A. Echargui, H. Aroui, J. Orphal, J. Mol. Spectrosc. 238, 168 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. M. Dhib, H. Aroui, J. Orphal, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 107, 372 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  39. M.D. Marshall, K.C. Izgi, J.S. Muenter, J. Chem. Phys. 107, 1037 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  40. C.G. Gray, K.E. Gubbins, Theory of Molecular Fluids. Fundamentals, vol. 1 (Clarendon, Oxford, 1984)

    Google Scholar 

  41. S.V. Khiristenko, A.I. Maslov, V.P. Shevelko, Molecules and their Spectroscopic Properties (Springer, Berlin, 1998)

    Google Scholar 

  42. J.O. Hirschfelder, C.F. Curtiss, R.B. Bird, Molecular Theory of Gases and Liquids (Wiley, New York, 1967)

    Google Scholar 

  43. J.P. Bouanich, G. Blanquet, J. Walrand, J. Mol. Spectrosc. 161, 416 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  44. J. Komasa, A.J. Thakkar, Mol. Phys. 78, 1039 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. S. Urban, V. Spirko, D. Papousek, J. Kauppinen, S.P. Belov, L.I. Gershtein, A.F. Krupnov, J. Mol. Spectrosc. 88, 274 (1981)

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. T. Amano, E. Hirota, J. Mol. Spectrosc. 53, 346 (1974)

    Article  ADS  Google Scholar 

  47. D. Reuter, D.E. Jennings, J.W. Brault, J. Mol. Spectrosc. 115, 294 (1986)

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to G. Hancock.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Bell, C.L., Dhib, M., Hancock, G. et al. Cavity enhanced absorption spectroscopy measurements of pressure-induced broadening and shift coefficients in the υ 1+υ 3 combination band of ammonia. Appl. Phys. B 94, 327–336 (2009). https://doi.org/10.1007/s00340-008-3238-5

Download citation

  • Received:

  • Revised:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00340-008-3238-5

PACS

Navigation