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Abstract

This thesis reports on optical and radio frequency (rf) spectroscopic investigation on the molecule aluminum monofluoride (AlF). The experiments are carried out on a jet-cooled, seeded pulsed molecular beam. The molecules are produced in a laser ablation process. Pulsed dye lasers and excimer lasers are used for optical excitation and ionization. A linear Time-of-flight mass spectrometer is used for ion detection.
A detailed characterization of the electronic ground state (X¹Σ⁺) and energetically excited triplet states (a³Π, b³Σ⁺ and c³Σ⁺) of AlF is given using Molecular orbital theory. The lifetimes of the b³Σ⁺ and c³Σ⁺ states are measured using multiphoton ionization.
Rotationally resolved spectra are recorded for the a³Π₁ ← X¹Σ⁺, b³Σ⁺ ← a³Π₁ and c³Σ⁺ ← a³Π₁ bands using multiple resonance excitation schemes. Hyperfine resolved spectra are recorded for the b³Σ⁺, J = 1 ← a³Π₁, J = 2 transition. All the spectroscopic studies are carried out between the vibrational ground states of the involved electronic states. Supplementary spectra on vibrational higher states are reported incidentally.
A lineshape model, an excitation scheme and a modification of the experimental setup is worked out that enables spectroscopic measurements between the hyperfine levels of the a³Π₁,J = 1 state of AlF. The setup includes a self designed and manufactured parallel plates transmission line for the rf-transition. Experiments are carried out with different carrier gases. In the end, a draft for an experimental setup that enables the measurement of spectral lines with sub-natural linewidths is presented.

Diese Thesis berichtet über die experminetelle Erforschung des Moleküls Aluminium Monofluorid (AlF) mittels optischer und Hochfrequenz-Spektroskopie. Die Experimente werden an einem gepulsten Molekularstrahl durchgeführt, der durch eine Überschallexpansion erzeugt wird. Die Moleküle werden durch Laserablation hergestellt und optisch mittels Farbstofflasern und Excimer-Lasern angeregt.
Der elektronische Grundzustand (X¹Σ⁺) sowie die ersten angeregten Triplettzustände (a³Π, b³Σ⁺ und c³Σ⁺) von AlF werden auf der Basis von Molekülorbitaltheorie charakterisiert. Die Lebensdauern der beiden Triplettzustände b³Σ⁺ und c³Σ⁺ werden gemessen.
Rotationsaufgelöste Spektren der a³Π₁ ← X¹Σ⁺, b³Σ⁺ ← a³Π₁ und c³Σ⁺ ← a³Π₁ Banden werden mittels resonanzverstärkter Mehrphotonenionisation aufgenommen. Die Hyperfeinstruktur des b³Σ⁺, J = 1 ← a³Π₁, J = 2 Energeniveaus wird bestimmt.
Ein Modell zur Beschreibung der Linienform für einen Übergang innerhalb der Hyperfeinstruktur des a³Π₁,J = 1 Energieniveaus wird hergeleitet. Eine Übertragungsleitung wird in den experimentellen Aufbau integriert um mittels Hochfrequenzen einen molekularen Übergang zwischen hyperfeinen Energieniveaus anzuregen. Die Experimente werden mit verschiedenen Gaskompositionen durchgeführt. Zum Schluss wird ein experimenteller Aufbau entwickelt, der die Messung von Absorptionslinen die schmaler sind als die natürliche Linienbreite ermöglicht.