Omni-iLamp-TA飛秒瞬態(tài)吸收光譜系統(tǒng)

Omni-iLamp-TA 飛秒瞬態(tài)吸收光譜系統(tǒng)用于研究光電材料、光電器件，有機太陽能電池等激發(fā)態(tài)光譜和動力學，是在超快時間尺度上研究物理和化學材料體系中各種動力學過程的有效工具, 用于能源材料、納米材料、有機分子材料的光化學過程更深層次的探究和論證。

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泵浦- 探測原理

光是調(diào)控和測量分子能級躍遷的重要手段，分子受光激發(fā)以后發(fā)生能級躍遷，這伴隨著分子基態(tài)和激發(fā)態(tài)布局數(shù)的變化，從而會引起分子或材料系統(tǒng)對光的吸收或發(fā)射發(fā)生變化。泵浦-探測技術(shù)通過一束脈沖光激發(fā)樣品，用于發(fā)生能級躍遷，再利用一束脈沖光對激發(fā)態(tài)進行探測，連續(xù)調(diào)節(jié)激發(fā)光脈沖和探測光脈沖的時間延遲，能夠得到激發(fā)態(tài)隨時間變化的動力學過程，實現(xiàn)對激發(fā)態(tài)弛豫過程的監(jiān)測。

泵浦- 探測能級躍遷示意圖

飛秒瞬態(tài)吸收系統(tǒng)

飛秒瞬態(tài)吸收光譜是一種在飛秒時間尺度上的時間分辨泵浦-探測（pump-probe）技術(shù)，因其時間尺度較短，該方法可以用于探測電子激發(fā)態(tài)的大部分信息，包括能量轉(zhuǎn)移、電子轉(zhuǎn)移、弛豫以及異構(gòu)化等研究。該技術(shù)手段主要是先用一束泵浦光產(chǎn)生激發(fā)態(tài)，再用另一束寬光譜范圍的探測光對瞬態(tài)中間物種吸光度進行光譜測量，能夠同時在超快時間和光譜維度對激發(fā)態(tài)動力學進行測量。

飛秒激光器作為系統(tǒng)光源并分為兩路，其中一束作為泵浦光將樣品從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，另外一束光進入白光發(fā)生器生成超連續(xù)白光作為瞬態(tài)吸收的探測光。通過測試有以及無激發(fā)光材料吸光度的變化得到瞬態(tài)吸收信號。測量原理上，為了提前信噪比，減小探測光抖動造成的假信號，可以將探測光分為兩路，一路作為probe光，另一路作為reference光。同時還需要排除背景信號和熒光信號對瞬態(tài)吸收信號的影響。

材料因外光電效應(yīng)產(chǎn)生能級躍遷主要發(fā)生在飛秒時間，這個過程伴隨著隨后的激發(fā)態(tài)弛豫，如電子或空間的復(fù)合在隨后發(fā)生，這些過程主要在皮秒、納秒時間時間尺度。對于很多半導體材料，由于內(nèi)部往往存在缺陷態(tài)，還伴隨缺陷態(tài)參與的更慢的時間尺度，包括微秒、毫秒等時間尺度。飛秒瞬態(tài)吸收光譜可以得到飛秒-納秒時間范圍內(nèi)的激發(fā)態(tài)動力學過程，是研究材料或有機分子中超快化學、物理過程的有力工具。

泵浦-探測原理

不同時間延遲（t）下獲取的瞬態(tài)吸收光譜

飛秒瞬態(tài)吸收光譜應(yīng)用

作為超快光譜技術(shù)之一, 飛秒瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)是重要的超快動力學研究手段,不僅可以探究分子的動力學過程, 還可以對一些表觀層面的現(xiàn)象進行更加深入的理解和闡釋。目前已廣泛應(yīng)用于生物、物理、化學、材料等方面的研究。例如新型納米材料的光電轉(zhuǎn)化機制、光合作用的研究、DNA光損傷機制、光致變色反應(yīng)等研究。

實測案例—光生載流子轉(zhuǎn)移和復(fù)合過程研究

鈣鈦礦MOFs 材料中的有機金屬骨架可提高鈣鈦礦納米晶的穩(wěn)定性，應(yīng)用于更亮和更穩(wěn)定的LED 器件，瞬態(tài)吸收光譜可以對其進行光物理過程的研究。下圖為一種MOFs 穩(wěn)定的鈣鈦礦納米晶的瞬態(tài)吸收光譜圖?？梢钥吹轿挥?00nm 的瞬態(tài)吸收峰以及位于530nm 的基態(tài)漂白峰。從動力學上看，瞬態(tài)吸收峰具有更快的壽命（0-0.5ps），與熱激子弛豫有關(guān)。而基態(tài)漂白峰壽命較長（1.3ns），可歸咎于本征態(tài)的激子衰減時間。

技術(shù)參數(shù)

名稱	參數(shù)
飛秒光源	中心波長1030±3 nm，平均功率20 W，重頻0.1-1 MHz，脈沖寬度500f 或100fs，穩(wěn)定性0.8% RMS，光斑發(fā)散角1 mrad，光束指向8.4 urad，消光比20 db
時間延遲模塊	探測時間窗口4 ns 或8ns
探測光譜范圍	300-500nm; 380-600nm; 500-1000nm; 900-1600nm
光譜分辨率	2nm
時間分辨率	取決于激光脈沖寬度 700fs 或150fs
靈敏度	寬光譜模式 0.1mOD；單波長模式 0.01mOD
數(shù)據(jù)采集軟件Omni-iLamp-TA.v1	探測光穩(wěn)定性檢測，采集瞬態(tài) / 穩(wěn)態(tài)光譜預(yù)覽與采集，時間延遲線自動掃描
數(shù)據(jù)可是化軟件DATAanalysis.v1	支持數(shù)據(jù)導入導出，支持光譜矯正，支持光譜平滑，支持多種數(shù)據(jù)擬合
工作環(huán)境要求	環(huán)境溫度：20-25℃之間，溫度波動±1℃，環(huán)境濕度：＜ 50%，動力需求：220V/1kW，阻尼隔振平臺隔離環(huán)境振動，水冷機放置于激光器附近兩米內(nèi)，以便穩(wěn)定控制溫度，電腦win 系統(tǒng)，多個USB 接口
功能拓展	顯微模塊、納秒 - 微秒模塊、TCSPC模塊( 時間分辨率 2ps)

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