Abstract

A method for the practical determination of the absolute concentration of single (a Δ1g) oxygen is discussed. The method is based on sensitive off-axis integrated-cavity-output spectroscopy (ICOS). Off-axis ICOS allows narrowband, continuous-wave lasers to be used in conjunction with optical cavities to record sensitive absorption measurements. The details of the method as well as spectroscopic data confirming the first observation of the 1,0 band of the b Σ1g+a Δ1g Noxon system are presented. The absolute transition probabilities for the b Σ1g+a Δ1g Noxon system, which are not known precisely from experiments, are determined by quantum chemistry theory.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. Amano, K. Akao, H. Oka, and O. Unno, Chem. Phys. Lett. 311, 433 (1999).
  2. S. M. Newman, A. J. Orr-Ewing, D. A. Newnham, and J. Ballard, J. Phys. Chem. A 104, 9467 (2000).
  3. S.-L. Cheah, Y.-P. Lee, and J. F. Ogilvie, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 64, 467 (2000).
    [CrossRef]
  4. A. A. Frimer, ed., Singlet O2—Physical and Chemical Aspects (CRC, Boca Raton, Fla., 1985), Vol. I.
  5. V. T. Gylys and L. F. Rubin, Appl. Opt. 37, 1026 (1998).
    [CrossRef]
  6. J. B. McManus, P. L. Kebabian, and M. S. Zahniser, Appl. Opt. 34, 3336 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. J. A. Silver, Appl. Opt. 31, 707 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. A. O’Keefe and D. A. G. Deacon, Rev. Sci. Instrum. 59, 2544 (1988).
    [CrossRef]
  9. R. Engeln, G. Berden, R. Peeters, and G. Meijer, Rev. Sci. Instrum. 69, 3763 (1998).
    [CrossRef]
  10. A. O’Keefe, J. J. Scherer, and J. B. Paul, Chem. Phys. Lett. 307, 343 (1999).
  11. D. S. Baer, J. B. Paul, M. Gupta, and A. O’Keefe, Appl. Phys. B 75, 261 (2002).
    [CrossRef]
  12. J. F. Noxon, Can. J. Phys. 39, 1110 (1961).
    [CrossRef]
  13. E. H. Fink, H. Kruse, D. A. Ramsay, and M. Vervloet, Can. J. Phys. 64, 242 (1986).
    [CrossRef]
  14. V. S. Pazyuk, Y. P. Podmar’kov, N. A. Raspopov, and M. P. Frolov, Quantum Electron. 31, 363 (2001).
    [CrossRef]
  15. L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
    [CrossRef]
  16. Y.-N. Chiu, J. Chem. Phys. 42, 2671 (1965).
  17. L. P. Giver, R. W. Boese, and J. H. Miller, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 14, 793 (1974).
    [CrossRef]
  18. B. J. Setzer and H. M. Pickett, J. Chem. Phys. 67, 340 (1977).
  19. D. E. Burch and D. A. Gryvnak, Appl. Opt. 8, 1493 (1969).
    [CrossRef] [PubMed]

2002 (1)

D. S. Baer, J. B. Paul, M. Gupta, and A. O’Keefe, Appl. Phys. B 75, 261 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

V. S. Pazyuk, Y. P. Podmar’kov, N. A. Raspopov, and M. P. Frolov, Quantum Electron. 31, 363 (2001).
[CrossRef]

2000 (2)

S. M. Newman, A. J. Orr-Ewing, D. A. Newnham, and J. Ballard, J. Phys. Chem. A 104, 9467 (2000).

S.-L. Cheah, Y.-P. Lee, and J. F. Ogilvie, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 64, 467 (2000).
[CrossRef]

1999 (2)

T. Amano, K. Akao, H. Oka, and O. Unno, Chem. Phys. Lett. 311, 433 (1999).

A. O’Keefe, J. J. Scherer, and J. B. Paul, Chem. Phys. Lett. 307, 343 (1999).

1998 (3)

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

R. Engeln, G. Berden, R. Peeters, and G. Meijer, Rev. Sci. Instrum. 69, 3763 (1998).
[CrossRef]

V. T. Gylys and L. F. Rubin, Appl. Opt. 37, 1026 (1998).
[CrossRef]

1995 (1)

1992 (1)

1988 (1)

A. O’Keefe and D. A. G. Deacon, Rev. Sci. Instrum. 59, 2544 (1988).
[CrossRef]

1986 (1)

E. H. Fink, H. Kruse, D. A. Ramsay, and M. Vervloet, Can. J. Phys. 64, 242 (1986).
[CrossRef]

1977 (1)

B. J. Setzer and H. M. Pickett, J. Chem. Phys. 67, 340 (1977).

1974 (1)

L. P. Giver, R. W. Boese, and J. H. Miller, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 14, 793 (1974).
[CrossRef]

1969 (1)

1965 (1)

Y.-N. Chiu, J. Chem. Phys. 42, 2671 (1965).

1961 (1)

J. F. Noxon, Can. J. Phys. 39, 1110 (1961).
[CrossRef]

Akao, K.

T. Amano, K. Akao, H. Oka, and O. Unno, Chem. Phys. Lett. 311, 433 (1999).

Amano, T.

T. Amano, K. Akao, H. Oka, and O. Unno, Chem. Phys. Lett. 311, 433 (1999).

Baer, D. S.

D. S. Baer, J. B. Paul, M. Gupta, and A. O’Keefe, Appl. Phys. B 75, 261 (2002).
[CrossRef]

Ballard, J.

S. M. Newman, A. J. Orr-Ewing, D. A. Newnham, and J. Ballard, J. Phys. Chem. A 104, 9467 (2000).

Berden, G.

R. Engeln, G. Berden, R. Peeters, and G. Meijer, Rev. Sci. Instrum. 69, 3763 (1998).
[CrossRef]

Boese, R. W.

L. P. Giver, R. W. Boese, and J. H. Miller, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 14, 793 (1974).
[CrossRef]

Brown, L. R.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Burch, D. E.

Chance, K. V.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Cheah, S.-L.

S.-L. Cheah, Y.-P. Lee, and J. F. Ogilvie, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 64, 467 (2000).
[CrossRef]

Chiu, Y.-N.

Y.-N. Chiu, J. Chem. Phys. 42, 2671 (1965).

Deacon, D. A. G.

A. O’Keefe and D. A. G. Deacon, Rev. Sci. Instrum. 59, 2544 (1988).
[CrossRef]

Edwards, D. P.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Engeln, R.

R. Engeln, G. Berden, R. Peeters, and G. Meijer, Rev. Sci. Instrum. 69, 3763 (1998).
[CrossRef]

Fink, E. H.

E. H. Fink, H. Kruse, D. A. Ramsay, and M. Vervloet, Can. J. Phys. 64, 242 (1986).
[CrossRef]

Frolov, M. P.

V. S. Pazyuk, Y. P. Podmar’kov, N. A. Raspopov, and M. P. Frolov, Quantum Electron. 31, 363 (2001).
[CrossRef]

Gamache, R. R.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Giver, L. P.

L. P. Giver, R. W. Boese, and J. H. Miller, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 14, 793 (1974).
[CrossRef]

Goldman, A.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Gryvnak, D. A.

Gupta, M.

D. S. Baer, J. B. Paul, M. Gupta, and A. O’Keefe, Appl. Phys. B 75, 261 (2002).
[CrossRef]

Gylys, V. T.

Juck, K. W.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Kebabian, P. L.

Kruse, H.

E. H. Fink, H. Kruse, D. A. Ramsay, and M. Vervloet, Can. J. Phys. 64, 242 (1986).
[CrossRef]

Lee, Y.-P.

S.-L. Cheah, Y.-P. Lee, and J. F. Ogilvie, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 64, 467 (2000).
[CrossRef]

Mandin, J.-Y.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Massie, S. T.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

McCann, A.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

McManus, J. B.

Meijer, G.

R. Engeln, G. Berden, R. Peeters, and G. Meijer, Rev. Sci. Instrum. 69, 3763 (1998).
[CrossRef]

Miller, J. H.

L. P. Giver, R. W. Boese, and J. H. Miller, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 14, 793 (1974).
[CrossRef]

Nemtchechin, V.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Newman, S. M.

S. M. Newman, A. J. Orr-Ewing, D. A. Newnham, and J. Ballard, J. Phys. Chem. A 104, 9467 (2000).

Newnham, D. A.

S. M. Newman, A. J. Orr-Ewing, D. A. Newnham, and J. Ballard, J. Phys. Chem. A 104, 9467 (2000).

Noxon, J. F.

J. F. Noxon, Can. J. Phys. 39, 1110 (1961).
[CrossRef]

O’Keefe, A.

D. S. Baer, J. B. Paul, M. Gupta, and A. O’Keefe, Appl. Phys. B 75, 261 (2002).
[CrossRef]

A. O’Keefe, J. J. Scherer, and J. B. Paul, Chem. Phys. Lett. 307, 343 (1999).

A. O’Keefe and D. A. G. Deacon, Rev. Sci. Instrum. 59, 2544 (1988).
[CrossRef]

Ogilvie, J. F.

S.-L. Cheah, Y.-P. Lee, and J. F. Ogilvie, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 64, 467 (2000).
[CrossRef]

Oka, H.

T. Amano, K. Akao, H. Oka, and O. Unno, Chem. Phys. Lett. 311, 433 (1999).

Orr-Ewing, A. J.

S. M. Newman, A. J. Orr-Ewing, D. A. Newnham, and J. Ballard, J. Phys. Chem. A 104, 9467 (2000).

Paul, J. B.

D. S. Baer, J. B. Paul, M. Gupta, and A. O’Keefe, Appl. Phys. B 75, 261 (2002).
[CrossRef]

A. O’Keefe, J. J. Scherer, and J. B. Paul, Chem. Phys. Lett. 307, 343 (1999).

Pazyuk, V. S.

V. S. Pazyuk, Y. P. Podmar’kov, N. A. Raspopov, and M. P. Frolov, Quantum Electron. 31, 363 (2001).
[CrossRef]

Peeters, R.

R. Engeln, G. Berden, R. Peeters, and G. Meijer, Rev. Sci. Instrum. 69, 3763 (1998).
[CrossRef]

Pickett, H. M.

B. J. Setzer and H. M. Pickett, J. Chem. Phys. 67, 340 (1977).

Podmar’kov, Y. P.

V. S. Pazyuk, Y. P. Podmar’kov, N. A. Raspopov, and M. P. Frolov, Quantum Electron. 31, 363 (2001).
[CrossRef]

Ramsay, D. A.

E. H. Fink, H. Kruse, D. A. Ramsay, and M. Vervloet, Can. J. Phys. 64, 242 (1986).
[CrossRef]

Raspopov, N. A.

V. S. Pazyuk, Y. P. Podmar’kov, N. A. Raspopov, and M. P. Frolov, Quantum Electron. 31, 363 (2001).
[CrossRef]

Rinsland, C. P.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Rothman, L. S.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Rubin, L. F.

Scherer, J. J.

A. O’Keefe, J. J. Scherer, and J. B. Paul, Chem. Phys. Lett. 307, 343 (1999).

Schroeder, J.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Setzer, B. J.

B. J. Setzer and H. M. Pickett, J. Chem. Phys. 67, 340 (1977).

Silver, J. A.

Unno, O.

T. Amano, K. Akao, H. Oka, and O. Unno, Chem. Phys. Lett. 311, 433 (1999).

Varanasi, P.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Vervloet, M.

E. H. Fink, H. Kruse, D. A. Ramsay, and M. Vervloet, Can. J. Phys. 64, 242 (1986).
[CrossRef]

Wattsin, R. B.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Yoshino, K.

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

Zahniser, M. S.

Appl. Opt. (4)

Appl. Phys. B (1)

D. S. Baer, J. B. Paul, M. Gupta, and A. O’Keefe, Appl. Phys. B 75, 261 (2002).
[CrossRef]

Can. J. Phys. (2)

J. F. Noxon, Can. J. Phys. 39, 1110 (1961).
[CrossRef]

E. H. Fink, H. Kruse, D. A. Ramsay, and M. Vervloet, Can. J. Phys. 64, 242 (1986).
[CrossRef]

Chem. Phys. Lett. (2)

A. O’Keefe, J. J. Scherer, and J. B. Paul, Chem. Phys. Lett. 307, 343 (1999).

T. Amano, K. Akao, H. Oka, and O. Unno, Chem. Phys. Lett. 311, 433 (1999).

J. Chem. Phys. (2)

Y.-N. Chiu, J. Chem. Phys. 42, 2671 (1965).

B. J. Setzer and H. M. Pickett, J. Chem. Phys. 67, 340 (1977).

J. Phys. Chem. A (1)

S. M. Newman, A. J. Orr-Ewing, D. A. Newnham, and J. Ballard, J. Phys. Chem. A 104, 9467 (2000).

J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer (3)

S.-L. Cheah, Y.-P. Lee, and J. F. Ogilvie, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 64, 467 (2000).
[CrossRef]

L. S. Rothman, C. P. Rinsland, A. Goldman, S. T. Massie, D. P. Edwards, J.-Y. Mandin, J. Schroeder, A. McCann, R. R. Gamache, R. B. Wattsin, K. Yoshino, K. V. Chance, K. W. Juck, L. R. Brown, V. Nemtchechin, and P. Varanasi, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 60, 665 (1998).
[CrossRef]

L. P. Giver, R. W. Boese, and J. H. Miller, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 14, 793 (1974).
[CrossRef]

Quantum Electron. (1)

V. S. Pazyuk, Y. P. Podmar’kov, N. A. Raspopov, and M. P. Frolov, Quantum Electron. 31, 363 (2001).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (2)

A. O’Keefe and D. A. G. Deacon, Rev. Sci. Instrum. 59, 2544 (1988).
[CrossRef]

R. Engeln, G. Berden, R. Peeters, and G. Meijer, Rev. Sci. Instrum. 69, 3763 (1998).
[CrossRef]

Other (1)

A. A. Frimer, ed., Singlet O2—Physical and Chemical Aspects (CRC, Boca Raton, Fla., 1985), Vol. I.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Cavity-enhanced absorption (GA) measurement in the region of the Q6 line of the b Σ1g+a Δ1g 1,0 transition recorded for three different gas compositions: (a) 5-Torr ambient air, (b) flowing afterglow of a helium rf discharge, (c) discharge of (b) seeded with 5% O2. Spectrum (a) is offset by 0.2 absorption units.

Fig. 2
Fig. 2

Cavity-enhanced absorption (GA) measurement of O2 a Δ1g obtained by tuning the diode laser over selected Q-branch transitions at a scan rate of 25 Hz. The gray areas are the data, and the solid curves are the fitted spectrum, yielding a rotational temperature of 317±1 K (see text).

Fig. 3
Fig. 3

Cavity-enhanced absorption (GA) measurement of O2 a Δ1g obtained by tuning the diode laser over the Q8 transition. The dotted curve is the data, and the solid curve is the result of a Voigt fit to the baseline-corrected peak shape. The right-hand axis is the calculated cross section (see text).

Metrics