Rev. Phys. Appl. (Paris) 19, 555-571 (1984)
DOI: 10.1051/rphysap:01984001907055500

Radiation of vibrationally nonequilibrium carbon dioxide in the 12 to 19 μm region

S.I. Kryuchkov, N.N. Kudryavtsev et S.S. Novikov

Institute of Chemical Physics, USSR Academy of Sciences, 117977 Moscow, USSR

Abstract
Numerical computations of CO2 absorptivity and radiation intensity have been carried out with regard to specific features of the 15 μm vibrational-rotational band within a wide range of gas flow parameters, including, in particular, the conditions in the cavities of gasdynamic CO2 lasers operating in the λ = 9-11 μm and λ = 16-19 μm spectral regions. The calculations in the P- and R-branches were carried out using the statistical model and the isolated line model, and in the Q-branches by direct « line-by-line » integration over the spectrum. Typical dependences on the vibrationally excited gas parameters have been determined. The results have been used for developing a method of determination of the vibrational temperature of the bend-stretch manifold according to the integrated radiation intensity of the band, populations of certain vibrational levels, and the vibrational temperature of the asymmetric stretching mode according to integrated absorptivity in certain Q-branches.

Résumé
On a fait des calculs numériques d'absorptivité et d'intensité de l'émission de CO2 dans la bande vibro-rotationnelle de 15 μm en tenant compte des particularités de la structure de cette bande pour une large étendue de paramètres de flux du gaz incluant en particulier les conditions dans les résonateurs de lasers gazodynamiques à CO2 qui fonctionnent dans le domaine spectral de λ = 9-11 μm et de λ = 16-19 μm. Les calculs en P et R-branches ont été faits en utilisant un modèle statistique et un modèle de lignes isolées, et en Q-branches ; par une intégration directe « ligne par ligne » à travers le spectre. On a trouvé les dépendances typiques des paramètres du gaz hors d'équilibre vibratoire. Les résultats ont été utilisés afin d'élaborer la méthode déterminant la température vibrationnelle du mode confondu selon l'intensité intégrale d'émission de bande, des populations de certains niveaux vibrationnels et de la température vibrationnelle du mode asymétrique selon l'absorptivité intégrale dans certaines Q-branches.

PACS
3320E - Infrared spectra.
3320V - Vibration-rotation analysis.
3315M - Rotation, vibration, and vibration-rotation constants.

Key words
Infrared spectrum -- Rovibrational transition -- Inorganic compound -- Triatomic molecule -- Carbon dioxide -- Vibrational energy level -- Rovibrational analysis -- Rotational constant -- Integrated intensity -- Energy level population -- Vibrational temperature -- CO2 -- C O