单次激发飞秒时间分辨吸收光谱测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种时间分辨吸收光谱装置，具体涉及一种单次激发飞秒时间分辨吸收光谱测量装置；解决了现有时间分辨吸收光谱装置测量时间长、对激光稳定性要求高、时间信息受机械复位精度影响、不能对生物样品、一次性化学反应过程、流体样品进行测量的技术问题。本发明专利技术的技术解决方案是：一种单次激发飞秒时间分辨吸收光谱测量装置，包括飞秒脉冲激光器、第一分束镜、探测单元、泵浦单元；飞秒脉冲激光器的出射光路上设置第一分束镜；第一分束镜的反射光路上设置探测单元，第一分束镜的透射光路上设置泵浦单元。

【技术实现步骤摘要】
单次激发飞秒时间分辨吸收光谱测量装置
本专利技术涉及一种时间分辨吸收光谱装置，具体涉及一种单次激发飞秒时间分辨吸收光谱测量装置。
技术介绍
时间分辨瞬态吸收光谱技术是建立在泵浦-探测技术之上的，即以一束激光脉冲泵浦样品，将样品分子泵浦到激发态，并用另一束相对泵浦光经过一定延时的探测光探测样品，探测光与泵浦光在样品内部交叉实现对样品的取样，然后通过测量透过样品的探测光得到样品的吸收光谱特性随延时的变化，即瞬态吸收光谱动力学特性。目前，瞬态吸收光谱动力学特性的测量主要采用两种方法：一种方法是利用一个分光仪器和点光电探测器(如光电倍增管、雪崩管等)；另一种方法是利用一个分光仪器和面阵探测器(如CCD探测器或光电二极管阵列等)。无论哪种方法，瞬态吸收光谱动力学特性的测量都需要通过延时线不断改变探测光相对泵浦光的延时，测一套完整的特性往往需要几十甚至上百个延时点。因此这两种方法存在如下不足：1、不利于生物样品的瞬态吸收光谱测量。由于上述测量方法测量时间长，在重复激发的过程中由于热效应等因素容易引起样品的疲劳甚至变性，所以对于一些生物样品来说是不利的。2、对激光稳定性要求高。由于测量时间长，所以激光的稳定性对样品吸收光谱动力学信息会产生一定的影响。3、现有延时线的延时复位精度受到机械装置影响。由于上述测量方法中的延时线为步进电机带动延时平台实现重复扫描的，所以机械装置对延时的复位精度会产生影响，进而影响到曲线的信噪比。4、上述方法无法实现一次性化学反应过程的样品、激光对样品具有不可逆破坏性的样品及流体样品等的瞬态吸收光谱动力学特性测量。
技术实现思路
为了解决现有时间分辨吸收光谱装置测量时间长、对激光稳定性要求高、时间信息受机械复位精度影响、不能对生物样品、一次性化学反应过程、流体样品进行测量的技术问题，本专利技术提供了一种单次激发飞秒时间分辨吸收光谱测量装置。本专利技术的技术解决方案是：一种单次激发飞秒时间分辨吸收光谱测量装置，其特征在于：包括飞秒脉冲激光器、第一分束镜、探测单元、泵浦单元；所述飞秒脉冲激光器的出射光路上设置第一分束镜；所述第一分束镜的反射光路上设置探测单元；所述第一分束镜的透射光路上设置泵浦单元；所述探测单元包括设置在第一分束镜反射光路上的第一反射镜以及依次设置在第一反射镜反射光路上的透镜、可产生白光脉冲的介质、第一柱面镜组、四份之一波片、第一偏振片、样品、提升镜、影像校正光谱仪、第一面阵探测器；所述泵浦单元包括沿第一分束镜透射光路依次设置的斩光器、延时补偿器、第二柱面镜组、第二偏振片、第二分束镜；第二分束镜的反射光路上设置第二面阵探测器，第二分束镜的透射光路上设置第二反射镜；第二反射镜的反射光路上设置挡光板；样品位于第二反射镜与挡光板之间；所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器相同。进一步地，所述可产生白光脉冲的介质为白宝石片。进一步地，所述可产生白光脉冲的介质为光子晶体光纤。进一步地，为了探测精度更高，所述第一面阵探测器和所述第二面阵探测器均为CCD探测器。进一步地，所述透镜为凸透镜。本专利技术相比现有技术的有益效果是：1、本专利技术采用两组柱面镜组分别将探测光和泵浦光整形为水平条形光束，两组水平条形光束在样品内交叉重叠，在此过程中，样品被泵浦光激发，探测光在空间上对处于激发态样品不同时刻的吸收光谱取样，完成探测光谱的时间编码；透过样品的探测光经过提升镜后，水平条形光旋转为垂直条形光，再入射到影像校正光谱仪，将时间编码的探测光谱在空间展开，最后由面阵探测器进行探测，可实现一次性在瞬间获得时间分辨吸收光谱动力学特性；本专利技术不需要通过延时线不断改变探测光相对泵浦光的延时即可测量完整的特性，测量更方便且精度更高。2、本专利技术测量时间很短，实验效率高，避免了长时间光激发引起的样品疲劳甚至变性，大大提高了测量数据的可靠性。3、本专利技术适用样品范围宽，不仅适用于无机样品，也适用于易光疲劳的生物样品、一次性反应过程、流体样品等。4、本专利技术信噪比高，不需要延时扫描的机械平移台，减小了机械复位带来的时间偏差和激光稳定性带来的影响。附图说明图1是本专利技术一个实施例的结构示意图；附图标记为：1-飞秒脉冲激光器，2-第一分束镜，301-第一反射镜，302-透镜，303-可产生白光脉冲的介质，304-第一柱面镜组，305-四份之一波片，306-第一偏振片，307-提升镜，308-影像校正光谱仪，309-第一面阵探测器，310-样品，401-斩光器，402-延时补偿器，403-第二柱面镜组，404-第二偏振片，405-第二分束镜，406-第二面阵探测器，407-第二反射镜，408-挡光板，5-探测光，6-泵浦光，7-泵浦校正光。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的描述。参照图1，本装置包括飞秒脉冲激光器1、第一分束镜2、探测单元、泵浦单元；飞秒脉冲激光器1的出射光路上设置第一分束镜2；第一分束镜2的反射光路上设置探测单元，第一分束镜2的透射光路上设置泵浦单元。探测单元包括第一反射镜301、透镜302、可产生白光脉冲的介质303、第一柱面镜组304、四份之一波片305、第一偏振片306、提升镜307、影像校正光谱仪308和第一面阵探测器309。第一分束镜2的反射光路上设置第一反射镜301；第一反射镜301的反射光路上依次设置透镜302、可产生白光脉冲的介质303、第一柱面镜组304、四份之一波片305、第一偏振片306、提升镜307、影像校正光谱仪308和第一面阵探测器309。本实施例中的透镜302采用凸透镜，为了产生宽带的探测光，可产生白光脉冲的介质303可以是白宝石片也可以是光子晶体光纤，本实施例中采用白宝石片。泵浦单元包括沿第一分束镜2透射光路依次设置的斩光器401、延时补偿器402、第二柱面镜组403、第二偏振片404、第二分束镜405；第二分束镜405的反射光路上设置第二面阵探测器406，第二分束镜405的透射光路上设置第二反射镜407；第二反射镜407的反射光路上设置挡光板408。样品310位于第二反射镜407的反射光路上，且位于第二反射镜407与挡光板408之间。本实施例中的第一面阵探测器309和第二面阵探测器406均为CCD探测器，且完全相同。本装置的工作原理如下：飞秒脉冲激光器1产生的飞秒脉冲激光经第一分束镜2后分成两束，其中一束光经过第一反射镜301和透镜302后激发可产生白光脉冲的介质303产生白光脉冲作为探测光5。探测光5经过第一柱面镜组304整形为水平条形光束，然后经过四分之一波片305和偏振片306入射样品310，透过样品310的探测光5经过提升镜307转变为竖条形光束后，再经过影像校正光谱仪整形最后入射到第一面阵探测器309。经第一分束镜2分出的另一束光经过斩光器401和延时补偿器402后，由第二柱面镜组403同样整形为水平条形光束，然后经过第二偏振片404到达第二分束镜405，再分成两束，其中一束作为泵浦校正光7到达第二面阵探测器406；另一束作为泵浦光6经过第二反射镜407后入射样品310，并与探测光5在样品310内的空间交叉，透过样品310的泵浦光6由挡光板408遮挡，以免对人员造成危害。斩光器401用来控制是否有泵浦光6激发样品310，有泵浦光6时，第一面阵探测器309探测到样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单次激发飞秒时间分辨吸收光谱测量装置，其特征在于：包括飞秒脉冲激光器(1)、第一分束镜(2)、探测单元、泵浦单元；所述飞秒脉冲激光器(1)的出射光路上设置第一分束镜(2)；所述第一分束镜(2)的反射光路上设置探测单元；所述第一分束镜(2)的透射光路上设置泵浦单元；所述探测单元包括设置在第一分束镜(2)反射光路上的第一反射镜(301)以及依次设置在第一反射镜(301)反射光路上的透镜(302)、可产生白光脉冲的介质(303)、第一柱面镜组(304)、四份之一波片(305)、第一偏振片(306)、样品(310)、提升镜(307)、影像校正光谱仪(308)、第一面阵探测器(309)；所述泵浦单元包括沿第一分束镜(2)透射光路依次设置的斩光器(401)、延时补偿器(402)、第二柱面镜组(403)、第二偏振片(404)、第二分束镜(405)；第二分束镜(405)的反射光路上设置第二面阵探测器(406)，第二分束镜(405)的透射光路上设置第二反射镜(407)；第二反射镜(407)的反射光路上设置挡光板(408)；样品(310)位于第二反射镜(407)与挡光板(408)之间；所述第一面阵探测器(309)和所述第二面阵探测器(406)相同。...

【技术特征摘要】
1.一种单次激发飞秒时间分辨吸收光谱测量装置，其特征在于：包括飞秒脉冲激光器(1)、第一分束镜(2)、探测单元、泵浦单元；所述飞秒脉冲激光器(1)的出射光路上设置第一分束镜(2)；所述第一分束镜(2)的反射光路上设置探测单元；所述第一分束镜(2)的透射光路上设置泵浦单元；所述探测单元包括设置在第一分束镜(2)反射光路上的第一反射镜(301)以及依次设置在第一反射镜(301)反射光路上的透镜(302)、可产生白光脉冲的介质(303)、第一柱面镜组(304)、四份之一波片(305)、第一偏振片(306)、样品(310)、提升镜(307)、影像校正光谱仪(308)、第一面阵探测器(309)；所述泵浦单元包括沿第一分束镜(2)透射光路依次设置的斩光器(401)、延时补偿器(402)、第二柱面镜组(403)、第二偏振片(404)、第二分束镜(405)；第二分束镜(405)的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺俊芳，赵小侠，
申请(专利权)人：西安文理学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61