一种脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪制造技术

本公开提供一种脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪，包括：中控单元；脉冲发生器，用于在中控单元发出的第一触发信号的作用下生成电流脉冲信号施加至待测样品后生成电致光信号；激光器，在中控单元发出的第二触发信号的作用下出射脉冲光信号；分束镜，设置于激光器出光向，用于将脉冲光信号分束为探测光信号和参考光信号，其中探测光信号照射待测样品后生成探测样品光信号；数据采集单元，用于在中控单元发出的第三触发信号和第四触发信号的作用下采集电致光信号，探测样品光信号，以及参考光信号，并处理为单一时刻反映样品不同波长光信号吸收强度的电信号数据；以及数据处理及成像单元，用于对电信号数据进行处理获得待测样品瞬态吸收信号并成像。态吸收信号并成像。态吸收信号并成像。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪


[0001]本公开涉及光学测量
，尤其涉及一种脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪。

技术介绍

[0002]常规瞬态吸收技术是一种时间分辨泵浦
‑
探测技术，应用广泛。该技术利用一束脉冲激光激发被测样品，使其物理或者化学性质发生改变，进而改变样品的吸收系数，而另一束探测光则用于探测这一变化，该探测光可为单色光也可为白光。通过改变泵浦光和探测光之间的延时，可得到样品在被光激发之后不同时刻的瞬态吸收光谱，经过解析瞬态信号的产生及衰减，即得到相对应动力学信息。瞬态吸收光谱技术优点在于，即使样品不发光，也可以对其激发态动力学进行研究。
[0003]然而，由于缺乏相关技术，使得电激发后载流子的动力学信息无法全面精确的测量。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]基于上述问题，本公开提供了一种脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪，以缓解现有技术中电激发后载流子的动力学信息无法有效测量等技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]本公开提供一种脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪，包括：中控单元，用于发出触发信号；脉冲发生器，用于在中控单元发出的第一触发信号的作用下生成电流脉冲信号，所述电流脉冲信号施加至待测样品后生成电致光信号；激光器，用于在中控单元发出的第二触发信号的作用下出射脉冲光信号；分束镜，设置于所述激光器出光向，用于将所述脉冲光信号分束为探测光信号和参考光信号，其中所述探测光信号照射待测样品后生成探测样品光信号；数据采集单元，用于在中控单元发出的第三触发信号和第四触发信号的作用下采集所述电致光信号，探测样品光信号，以及参考光信号，并处理为单一时刻反映样品不同波长光信号吸收强度的电信号数据；以及数据处理及成像单元，用于对所述电信号数据进行处理获得待测样品瞬态吸收信号并成像。
[0008]在本公开实施例中，所述待测样品为电致激发样品，其被放置于样品台，并连接脉冲发生器的输出端口，其被接入电流脉冲信号后处于电致激发态，发出电致光信号。
[0009]在本公开实施例中，所述激光器为单色光激光器或者白光激光器。
[0010]在本公开实施例中，所述第二触发信号频率为所述第一触发信号频率的3/2倍；所述第三触发信号和第四触发信号为所述第一触发信号频率的3倍。
[0011]在本公开实施例中，通过所述中控单元发出第一触发信号频率的1/2频率的电流脉冲信号激发待测样品，通过电流表测试无探测光信号照射的电致激发态待测样品的第一电流值，通过所述电流表测试有探测光信号照射的电致激发态待测样品的第二电流值，再根据第一电流值和第二电流值的比例调整电流脉冲的形状和序列，使其偶数电流脉冲信号
大小与奇数脉冲大小的比为上述第一电流值和第二电流值的比例。
[0012]在本公开实施例中，所述数据采集单元，包括：单色仪组，包括第一单色仪和第二单色仪，所述第一单色仪用于接收所述电致光信号和/或探测样品光信号，并将接收到的光信号分光为不同波长的光信号；所述第二单色仪用于接收所述参考光信号并将参考光信号分光为不同波长的光信号；CCD组，包括第一CCD和第二CCD，用于分别将所述第一单色仪和第二单色仪处理后的不同波长光信号处理为反映样品不同波长光信号吸收强度的电信号数据；以及计数器，用于对所述电信号进行计数并存储。
[0013]在本公开实施例中，所述中控单元中设置有延时装置，所述延时装置通过光学延时台或者电子学板卡实现；所述延时装置用于调节第一触发信号与第二触发信号之间的时间差，从而测试待测样品的吸收信号随时间变化的信息；同时调控并分时发送第三触发信号和第四出发信号。
[0014]在本公开实施例中，所述参考光信号不与待测样品接触，用于消除探测光信号波动对测量的影响。
[0015]在本公开实施例中，所述数据处理及成像单元通过以下公式来获得待测样品瞬态吸收信号ΔOD：
[0016]I
pump
‑
on
＝I
pump+r
‑
I
e+pe
；
[0017][0018][0019][0020]其中，和分别为无电流脉冲信号激发和有电流脉冲信号激发时参考光的光强，I
pump
‑
off
和I
pump
‑
on
分别为无电流脉冲信号和有电流脉冲信号时探测光的光强数据，即I
pump
‑
off
为计数器6n+4次采集数据；和分别为无电流脉冲信号和有电流脉冲信号时脉冲光信号光强，I
pump+r
为有电流脉冲激发和探测光照射时数据采集单元采集的信号数据，即计数器6n+1次采集数据，I
e+pe
为计算了光电导效应之后的数据采集单元采集到的电流脉冲信号电致发光信号数据，即计数器6n+3次采集数据，其中，n为从0开始的整数，OD为吸光度，I0为探测光信号透过样品前的光强，I为探测光信号透过样品后的光强。
[0021](三)有益效果
[0022]从上述技术方案可以看出，本公开脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分；
[0023](1)测试内容更全面，可以测试待测样品瞬态组分的产生及衰减动力学信息，以及激发态动力学信息；
[0024](2)排除了电流脉冲信号激发的样品发光信号及探测光光电导效应引起的电致发光增强信号，使得所测瞬态吸收信号更精确；
[0025](3)更准确及直观的测试待测样品的载流子动力学信息；
[0026](4)采用直接电脉冲激发的泵浦
‑
探测技术，应用更广泛，可以用于诸如LED、太阳能电池等领域测试及分析。
附图说明
[0027]图1为本公开实施例的脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪的组成示意图；
[0028]图2为本公开实施例的脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪的脉冲序列图。
具体实施方式
[0029]本公开提供了一种脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪，与常见泵浦
‑
探测瞬态吸收光谱仪使用光激发样品不同，所述光谱仪使用电流脉冲信号作为泵浦源，结合光学或者电子延时的探测光，采集电激发后待测样品中载流子动力学信息，建立脉冲电流泵浦
‑
光探测瞬态吸收谱仪，适用于研究LED、电致激光、光探测器和太阳能电池等器件的迁移率和缺陷浓度等参数。其可以测试电流脉冲信号激发载流子弛豫信息，能够测激子弛豫信息，也能够测试注入单电子或者单空穴载流子弛豫信息。能够用于测量待测样品的瞬态组分的产生及衰减相应的吸收光谱及载流子动力学信息。能够由分析装置探测电流激发样品种激发态能量传递，电荷转移，电声子耦合等相关信息。
[0030]在实现本公开的过程中专利技术人发现，基于瞬态吸收光谱技术的常规瞬态吸收光谱仪的工作原理如下：使用一束脉冲激光作为泵浦光入射到样品上，将其从基态激发到激发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲电流激发的瞬态吸收光谱仪，包括：中控单元，用于发出触发信号；脉冲发生器，用于在中控单元发出的第一触发信号的作用下生成电流脉冲信号，所述电流脉冲信号施加至待测样品后生成电致光信号；激光器，用于在中控单元发出的第二触发信号的作用下出射脉冲光信号；分束镜，设置于所述激光器出光向，用于将所述脉冲光信号分束为探测光信号和参考光信号，其中所述探测光信号照射待测样品后生成探测样品光信号；数据采集单元，用于在中控单元发出的第三触发信号和第四触发信号的作用下采集所述电致光信号，探测样品光信号，以及参考光信号，并处理为单一时刻反映样品不同波长光信号吸收强度的电信号数据；以及数据处理及成像单元，用于对所述电信号数据进行处理获得待测样品瞬态吸收信号并成像。2.根据权利要求1所述的瞬态吸收光谱仪，所述待测样品为电致激发样品，其被放置于样品台，并连接脉冲发生器的输出端口，其被接入电流脉冲信号后处于电致激发态，发出电致光信号。3.根据权利要求1所述的瞬态吸收光谱仪，所述激光器为单色光激光器或者白光激光器。4.根据权利要求1所述的瞬态吸收光谱仪，所述第二触发信号频率为所述第一触发信号频率的3/2倍；所述第三触发信号和第四触发信号为所述第一触发信号频率的3倍。5.根据权利要求2所述的瞬态吸收光谱仪，通过所述中控单元发出第一触发信号频率的1/2频率的电流脉冲信号激发待测样品，通过电流表测试无探测光信号照射的电致激发态待测样品的第一电流值，通过所述电流表测试有探测光信号照射的电致激发态待测样品的第二电流值，再根据第一电流值和第二电流值的比例调整电流脉冲的形状和序列，使其偶数电流脉冲信号大小与奇数脉冲大小的比为上述第一电流值和第二电流值的比例。6.根据权利要求1所述的瞬态吸收光谱仪，所述数据采集单元，包括：单色仪组，包括第一单色仪和第二单色仪，所述第一单色仪用于接收所述电致光信号和/或探测样品光信号，并将接收到的光信号分光为不同波长的光信号；所述第二单色仪用于接收所述参考光信号并将参考光信号分光为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，唐贝贝，樊逢佳，杜江峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：