一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及样品光学检测领域，具体地说是一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统及方法

【技术实现步骤摘要】
一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及样品光学检测领域，具体地说是一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统及方法
。

技术介绍

[0002]瞬态吸收光谱是一种超快激光的泵浦
‑
探测技术，是研究发光或者非辐射复合等过程中激发态的弛豫过程的有力工具，纳秒瞬态吸收光谱是探测纳秒尺度的所述弛豫过程，可以有效记录三重态，自由基等反应中间体
。
[0003]在采用泵浦
‑
探测技术测量纳秒瞬态吸收光谱时，通常采用高功率激光进行波长展宽作为探测光源，高重频纳秒激光作为激发光源，探测光源出射的探测光透射过被测样品后采用衍射分光的方式进行光谱探测，这种方法对光源要求高，且采用衍射分光方式探测使得光谱探测装置接收到的探测光强度较低，光强抖动造成的测量噪声对系统测量结果影响大，系统光谱测量信噪比低
。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统及方法，利用频率域的测量手段结合数字示波器，通过傅里叶变换实现对被测样品纳秒瞬态吸收光谱的测量
。
为了解决传统测量方法对光源要求高且信噪比低的问题，本系统利用数字示波器采集透射过被测样品的探测光频率信息，通过傅里叶变换获得瞬态吸收光谱信息
。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0006]一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统，包括：宽光谱连续光源系统
、
纳秒脉冲激光光源系统<br/>、
被测样品
、
光阑
、
光楔光谱干涉器
、
光电倍增管
、
数字示波器，其中；
[0007]所述宽光谱连续光源系统发出的探测光束与所述纳秒脉冲激光光源系统发出的泵浦光束相交处设有被测样品，所述探测光束通过被测样品后，在其光路上依次设有光阑
、
光楔光谱干涉器
、
光电倍增管，所述数字示波器分别与纳秒脉冲激光光源系统和光电倍增管相连
。
[0008]所述宽光谱连续光源系统包括：宽光谱连续光源以及设在其发出的探测光束光路上的反射镜一
、
反射镜二
、
聚焦镜一，所述探测光束经过聚焦镜一聚焦在被测样品上
。
[0009]所述纳秒脉冲激光光源系统包括：纳秒脉冲激光光源
、
设在其发出的泵浦光束光路上的分束片，以及依次设于分束片的透射光路上的斩波器
、
反射镜三
、
反射镜四
、
聚焦镜二和设于分束片的反射光路上光电二极管，所述泵浦光束经过聚焦镜二聚焦在被测样品上，所述光电二极管与数字示波器相连；
[0010]还包括斩波器控制器，所述数字示波器通过斩波器控制器与斩波器相连
。
[0011]所述数字示波器的外触发通道与光电二极管相连，所述数字示波器的通道一通过斩波器控制器与斩波器相连，所述数字示波器的通道二与光电倍增管相连
。
[0012]所述光楔光谱干涉器包括依次固定在具有移动自由度的电动平移台上的移动光
楔一，移动光楔二和移动晶体，所述移动光楔一与移动光楔二之间和移动光楔二与移动晶体之间均留有空隙作为空气膜
。
[0013]一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量方法，包括以下步骤：宽光谱连续光源发出的探测光束经过反射并聚焦于被测样品，纳秒脉冲激光光源发出的泵浦光束被分束片分束为透射泵浦光束和反射泵浦光束，所述反射泵浦光束经光电二极管采集并转化为电信号输入至数字示波器的外触发通道，所述透射泵浦光束经斩波器降频后聚焦至被测样品，所述降频后的透射泵浦光束与探测光束焦点位置重合，且探测光束焦点光斑直径大于降频后的透射泵浦光束光斑直径，斩波器控制器输出与降频后的透射泵浦光束频率一致的方波信号至数字示波器的通道一，透射过被测样品的探测光束经光楔光谱干涉器傅里叶变换后被光电倍增管探测并转化为电信号输入至数字示波器的通道二
。
[0014]通过调节反射镜一
、
反射镜二
、
反射镜三
、
反射镜四
、
使降频后的透射泵浦光束与探测光束在被测样品上的焦点位置重合
。
[0015]所述宽光谱连续光源的光谱范围可扩展至紫外波段
、
可见波段以及近红外波段
。
[0016]所述纳秒脉冲激光光源的脉冲频率范围为
20Hz
至
20kHz
，脉冲波长为
266nm
，
355nm
，
378nm
，
400nm
，
532nm
，
780nm
或
800nm
中的任意一种
。
[0017]所述光楔光谱干涉器包括依次固定在具有移动自由度的电动平移台上的移动光楔一，移动光楔二和移动晶体，通过改变移动光楔一，移动光楔二和移动晶体的位置，实现改变改变傅里叶变换频率
。
[0018]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0019]本专利技术利用傅里叶变换进行频率域的瞬态吸收光谱采集方法，可以采用卤素灯或气体光源作为探测光源，同时通过光楔光谱干涉器来实现频率域瞬态吸收光谱采集，光强损耗低，避免了传统衍射分光测量方法下光强低造成的信噪比低的问题，提升了采集精度，且降低了系统对光源的要求
。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术光楔光谱干涉器的结构示意图；
[0022]图3为本专利技术时序控制示意图；
[0023]图4为本专利技术全谱段干涉信号示意图；
[0024]其中，1为宽光谱连续光源，2为反射镜一，3为反射镜二，4为聚焦镜一，5为被测样品，6为光阑，7为光楔光谱干涉器，8为光电倍增管，9为纳秒脉冲激光光源，
10
为分束片，
11
为斩波器，
12
为反射镜三，
13
为反射镜四，
14
为聚焦镜二，
15
为斩波器控制器，
16
为光电二极管，
17
为数字示波器；
[0025]1701
为外触发通道，
1702
为通道一，
1703
为通道二；
[0026]701
为移动光楔一，
702
为移动光楔二，
703
为移动晶体；
[0027]801
为单次采集的信号点
。
具体实施方式
[0028]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明
。
[0029]高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统及方法，包括连续宽光谱光源
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统，其特征在于，包括：宽光谱连续光源系统
、
纳秒脉冲激光光源系统
、
被测样品
(5)、
光阑
(6)、
光楔光谱干涉器
(7)、
光电倍增管
(8)、
数字示波器
(17)
，其中；所述宽光谱连续光源系统发出的探测光束与所述纳秒脉冲激光光源系统发出的泵浦光束相交处设有被测样品
(5)
，所述探测光束通过被测样品
(5)
后，在其光路上依次设有光阑
(6)、
光楔光谱干涉器
(7)、
光电倍增管
(8)
，所述数字示波器
(17)
分别与纳秒脉冲激光光源系统和光电倍增管
(8)
相连
。2.
根据权利要求1所述的一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统，其特征在于，所述宽光谱连续光源系统包括：宽光谱连续光源
(1)
以及设在其发出的探测光束光路上的反射镜一
(2)、
反射镜二
(3)、
聚焦镜一
(4)
，所述探测光束经过聚焦镜一
(4)
聚焦在被测样品
(5)
上
。3.
根据权利要求1所述的一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统，其特征在于，所述纳秒脉冲激光光源系统包括：纳秒脉冲激光光源
(9)、
设在其发出的泵浦光束光路上的分束片
(10)
，以及依次设于分束片
(10)
的透射光路上的斩波器
(11)、
反射镜三
(12)、
反射镜四
(13)、
聚焦镜二
(14)
和设于分束片
(10)
的反射光路上光电二极管
(16)
，所述泵浦光束经过聚焦镜二
(14)
聚焦在被测样品
(5)
上，所述光电二极管
(16)
与数字示波器
(17)
相连；还包括斩波器控制器
(15)
，所述数字示波器
(17)
通过斩波器控制器
(15)
与斩波器
(11)
相连
。4.
根据权利要求1所述的一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统，其特征在于，所述数字示波器
(17)
的外触发通道
(1701)
与光电二极管
(16)
相连，所述数字示波器
(17)
的通道一
(1702)
通过斩波器控制器
(15)
与斩波器
(11)
相连，所述数字示波器
(17)
的通道二
(1703)
与光电倍增管
(8)
相连
。5.
根据权利要求1所述的一种高通量纳秒瞬态吸收光谱测量系统，其特征在于，所述光楔光谱干涉器
(7)
包括依次固定在具有移动自由度的电动平移台上的移动光楔一
(701)
，移动光楔二

【专利技术属性】
技术研发人员：袁开军，隋来志，张雨桐，牛光明，蒋举涛，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：