时间分辨偏振红外光谱及其应用

时间分辨偏振红外光谱已被广泛应用于研究光化学过程中的分子结构动力学. 通过测定瞬态物质跃迁偶极矩之间的角度等结构信息,可以提供光化学过程中伴随的电荷分布、分子结构和构象变化等动态信息. 包括简要介绍时间分辨偏振红外光谱技术的原理和应用：(i) 时间分辨偏振红外光谱概述;(ii) 时间分辨偏振红外光谱的原理及其优势;(iii) 利用时间分辨偏振红外光谱探测多种化学动力学过程,例如蛋白质构象动力学、激发态的电子局域化和光致异构化等;(iv) 时间分辨偏振红外光谱的局限和发展前景.     

激光诱导时间分辨固体表面荧光光谱系统

采用斜射式激发样品光路结构,设计了应用于测试时间分辨固体表面荧光光谱系统。利用该系统研究了氧化锌薄膜在355 nm激光脉冲激发下的时间分辨固体表面荧光光谱。结果表明,该系统能够实现测量时间分辨固体表面荧光光谱,并由此测量了样品的固体表面荧光寿命。该系统结构简单可靠,灵敏度高,响应速度快。     

真空型FTIR对有机无机混合气溶胶的研究

真空傅里叶变换红外光谱仪结合压力方波装置,可以同时获取样品池内相对湿度和混合气溶胶样品的高时间分辨的红外光谱图。通过观测相对湿度快速变化过程中硫酸铵和戊二酸混合气溶胶的红外光谱,分析了吸湿性变化过程。结果表明,戊二酸使硫酸铵的潮解点降低,当硫酸铵/戊二酸摩尔比为1∶1时,潮解点最低为71.7%RH;并且戊二酸使硫酸铵的风化点滞后。     

放电等离子体高精度空间分辨光谱测量方法

放电等离子体光谱技术及激光诱导击穿光谱技术由于实验系统相对简单、信号强,很早就被应用于组分测量领域。由于自由放电在时间和空间上都具有随机性,这使得放电等离子体空间分辨光谱的精确测量变得十分困难;而激光诱导击穿光谱技术又局限于点测量。介绍了一种基于飞秒激光诱导的放电等离子体一维空间分辨光谱的高精度测量方法。飞秒激光自聚焦可以形成一段丝状弱等离子体通道,将该等离子体通道靠近高压直流脉冲电极时,可作为高压电极放电的触发源。这种触发方式可在规定的时刻触发高压电并诱导其沿着等离子体通道的路径击穿气体。实验多次测量放电开始时刻与激光到达时刻的时间间隔的波动小于0.01μs,证实了使用本方法诱导高压放电具有很高的重复性。由此可知,利用飞秒激光自聚焦成丝产生的弱等离子体通道诱导高压放电,可实现对高压放电的空间和时间的精确控制,进而可以采集放电等离子体通道的一维空间分辨光谱。实验结果表明,在喷管结构主导的流场环境中,由于喷管中纯N_2与喷管外空气的组分不同,在高空间分辨光谱中,可以清晰地看到一维等离子体通道上不同位置的组分浓度变化情况。在一维空间分辨光谱中将N~+和O光谱信号强度与N_2和O_2的浓度进行关联,可实现流场组分的一维在线诊断。该方法不仅具有纳秒激光诱导击穿光谱技术的相同优点,还具有一维空间分辨能力,在组分一维精确测量方面极具优势。同时,该方法还有望实现高时间分辨测量,对研究放电等离子体的时空演化过程具有重要的意义。     

飞秒时间分辨拉曼光谱用于研究β-胡萝卜素单重激发态内转换和振动弛豫过程

搭建了飞秒时间分辨受激拉曼光谱(FSRS)装置,并用于研究全反式β-胡萝卜素单重电子激发态超快内转换和振动弛豫过程.基于三脉冲“抽运-探测”方案搭建的时间分辨受激拉曼光谱装置同时实现了150fs的时间分辨率和23.7cm^-1的光谱分辨率,光谱检测范围为300—4000cm^-1.对全反式β-胡萝卜素电子激发态的飞秒时间分辨拉曼光谱研究表明,β-胡萝卜素被激发到S₂态后,经由寿命约为0.3ps的中间态S_X态实 关键词： 飞秒时间分辨拉曼光谱 β-胡萝卜素 激发态内转换 振动弛豫     

现场时间分辨拉曼光谱研究硫氰离子与银电极的作用

采用以光学多道分析仪(OMA)作为信号检测器的拉曼谱仪,进行了不同支持电解质中SCN~-在银电极上电化学吸附的时间分辨拉曼光谱研究。结果表明,SCN~-强吸附于电极表面,C≡N伸缩振动的频率和强度与电极电位和支持电解质密切相关。另外,应用时间分辨拉曼光谱技术可获得更可靠的有关吸附过程的信息,这将有助于对电化学界面的进一步了解。     

激光等离子体软x光辐射的时间分辨测量

采用透射光栅和软x光条纹相机测量了铜激光等离子体软x光发射的时间分辨光谱。通过比较时间分辨谱和时间积分光谱,从实验上考查了条纹相机在软x光区域的响应特性。文中也给出了激光等离子体软x光不同谱带及波长发射的时间过程。     

LDS751染料分子的时间分辨荧光谱

本文介绍用飞秒时间分辨荧光凹陷探测技术,获得激发态分子时间分辨荧光光谱的方法。文中描述了实验方法及其特点,给出了ＬＤＳ７５１染料分子的飞秒时间分辨荧光光谱。     

托卡马克等离子体被动光谱诊断的绝对标定

综述了托卡马克装置几套常规被动光谱诊断的绝对标定方法以及利用基于碰撞辐射模型的原子数据库诊断出粒子密度以及通量等物理量的方法。其中诊断系统包括可见波段具有高时空分辨的光电二极管阵列、具有高时间分辨的光电倍增管,具有二维空间分辨的高速相机,具有时空分辨和高谱分辨的光谱仪;极紫外波段具有时空分辨的光谱仪等。     

磷光染料掺杂有机分子发光的能量转移研究

用稳态光谱和时间分辨的超快光谱研究了不同浓度磷光染料PtOEP掺杂有机小分子Alq薄膜的发光特性和能量转移.据PtOEP的吸收光谱与Alq的荧光光谱,用Frster理论估算出Alq:PtOEP掺杂体系的能量转移临界半径及其转移效率.稳态荧光光谱显示,在Alq:PtOEP掺杂薄膜中,随着掺杂浓度的升高,PtOEP的发光强度增强,Alq的发光强度逐渐减弱,两者间的能量转移效率与理论计算结果一致.利用时间分辨光谱研究了Alq:PtOEP掺杂薄膜体系的能量转移动力学过程,观察到Alq:PtOEP掺杂薄膜的荧光寿 关键词： 有机掺杂薄膜 稳态光谱 时间分辨光谱 能量转移     

软X射线皮秒变象管扫描相机

在激光核聚变的研究中,在加热压缩靶球发生内爆时所产生的高温高密度等离子体的光谱辐射主要为软X射线,对这些软X射线的研究可以获得有关等离子体的电子温度、电子能量分布、各种不稳定的形态及这些参量随时间变化的信息。然而,产生X射线的过程是皮秒量级,受激光脉冲照射的靶球直径仅100微米,所以,需要有皮秒量级时间分辨及微米量级空间分辨的X射线诊断手段。软X射线皮秒变象管扫描相机就是应此需求而研制的。它是X射线波段时间分辨率最高的探测分析仪器,且具有高的空间分辨能力。把这种相机与X射线谱仪结合,构成照相记录的瞬时X射线谱仪;与X射线针孔成象系统相配合可测定空间分辨一维图象随时间变化的情况。     

激光光谱学的现状与前景

一、学科的发展与趋向 激光光谱学是激光出现以后最活跃的光学研究领域之一.它的任务是充分利用激光的高强度、高单色性、相干性和方向性,解决传统光谱学难以解决成有待解决的一系列问题.例如,高分辨和超高分辨光谱,高激发态光谱以及超快过程(即高时间分辨)光谱等问题.　近二十年来,无论是光源、光谱方法或应用方面,激光光谱学都在快速地发展,总的趋势如下.(1)光谱分辨率愈来愈高 1970年是激光光谱学有较大突破的一年,当时用饱和吸收法获得了激光腔外气体的消多普勒加宽谱,观测了碘分子被多普勒加宽所淹没的超精细结构.谱线宽度为6MHz,分辨…     

高等植物外周捕光天线LHCⅡ中的超快光动力学过程

利用飞秒抽运探测技术及时间分辨荧光(TRPL)等光谱技术对高等植物LHCⅡ中的超快光动力学过程进行了研究。在其时间分辨荧光光谱中表现出了明显的各向异性特性。实验上观察了LHCⅡ中色素间的能量传递过程,由飞秒动力学发现,单体内Chlb到邻近的Chla之间的能量传递在200～300fs的时间尺度,Chla激子带间的能量弛豫发生在几百飞秒,不同单体Chla分子间能量分布过程在几个皮秒。而时间分辨荧光和飞秒动力学过程中上百皮秒的慢过程归属于不同聚集体间的能量平衡过程或分子构象变化。     

纯绿LED的辐射机理和深能级研究

本文结合N-free GaP材料外延生长和器件研制,用时间分辨光谱和发射光谱对温度的依赖关系,研究了构成绿色辐射的不同跃迁过程,测量了它们的光生载流子寿命.通过阴极射线轰击芯片前后深能级瞬态谱(DLTS)的分析,并根据退化过程中近红外光谱的变化,探讨了影响纯绿LED效率的主要因素.     

激光大气等离子体时间演化特性的光谱研究

采用延时光谱法和谱线演化法 ,对YAG脉冲激光器 1 0 6 μm光束击穿一个大气压的空气所产生的等离子体进行了时间分辨光谱研究。对激光大气等离子体连续光谱的短波带与长波带分别进行了时间分辨测量 ,结果表明两者的衰变速率均在等离子体激发约 0 5微秒以后明显变慢。分析认为这种衰变速率的变慢可能与空气中氧对自由电子的吸附与去吸附有关。对激光大气等离子体线状光谱所作的时间分辨测量则表明 ,大部分线状光谱的演化寿命大于其标称寿命 ,部分线状光谱还呈现“衰变—增涨—衰变”的复杂形式。分析认为线状光谱的这些演化特征可能与等离子体在衰变期间的各种复合过程和能量转移过程有关。     

Fe~(3+)对石墨烯氧化物荧光淬灭机理的研究

采用改进的Humer法合成了石墨烯氧化物,利用搭建的时间分辨光谱探测系统详细探究了Fe~(3+)(浓度为0.5、1、2 mmol/L)对石墨烯氧化物荧光淬灭物理机制。稳态荧光发射光谱中,随着Fe~(3+)浓度的增加,石墨烯氧化物的荧光强度急剧减弱。时间分辨荧光光谱和飞秒瞬态吸收光谱研究证实,加入不同浓度Fe~(3+)的GO其动力学衰减曲线基本没有任何变化。结果表明,Fe~(3+)对石墨烯氧化物的荧光淬灭主要是静态的荧光淬灭过程。     

葡萄球菌核酸酶蛋白的时间分辨荧光与热力学特性

葡萄球菌核酸酶(SNase)是一种小型球状蛋白,其变体常用来研究蛋白质的折叠过程。不同于之前报道的研究方法和技术手段,采用时间相关单光子计数(TCSPC)及飞秒荧光上转换技术,结合紫外吸收谱和稳态荧光光谱,研究了SNase蛋白变体Δ+PHS和Δ+PHS+I92A的荧光动力学,以及不同温度下蛋白结构与热稳定性的关系,证明蛋白质内色氨酸残基可作为一种内源性探针对蛋白变体的结构折叠和热稳定性进行印证和研究。衰减相关光谱(DAS)表明了两种变体随温度变化的不同趋势,在此基础上进一步分析了这两种变体的结构折叠及热稳定性的差异。皮秒时间分辨发射光谱(TRES)显示色氨酸残基存在0.5 ns的连续光谱弛豫过程,而光谱移动量可作为SNase变体蛋白结构紧密程度的判断依据。飞秒上转换数据分析结果中,0.5 ps的DAS在光谱蓝端为正、红端为负,表明了色氨酸残基受到弛豫效应的影响。200 ps的寿命则说明色氨酸残基与周围猝灭基团之间存在电子转移过程。时间分辨荧光各向异性(anisotropy)的分析结果则说明了色氨酸残基在蛋白质体系内具有独立的局部运动,且其强弱与变体的热稳定性和热运动的整体效果有关。测量和分析色氨酸残基的时间分辨荧光性质为深入研究SNase蛋白的结构和功能提供了新的思路。     

时间分辨动态LIBS测量方法

针对激光诱导击穿光谱(LIBS)研究对时间分辨动态光谱测量方法的需求,建立了基于多通道光纤束的动态LIBS测量方法。该方法首先利用不同长度的光纤组成多通道光纤束,对瞬态LIBS信号进行差异延迟,使按照特定时间序列发射的光谱信号同步到达探测器,而后采用面阵ICCD相机对同步到达的多通道光谱信号进行高时间分辨探测。该方法单次测量即可获得LIBS辐射不同时刻的时间分辨光谱。为了验证基于多通道光纤束的动态LIBS测量方法,研制了具有19个通道的光纤束,光纤束中包含的各个单根光纤长度呈等差数列排布,长度差设置为10 m,对应测量的时间间隔约为50 ns,单次测量记录的总时间长度近900 ns。分别基于短脉冲激光光源和标准光源,开展了系统时间响应和光谱响应特性研究,获得了系统的时间响应数据和光谱响应曲线。用YAG激光器的二倍频激光(532 nm)诱导Si产生等离子体辐射光谱,在线测量了辐射光谱的时间演化历程,获得了Si等离子体辐射过程中SiⅠ390.52 nm,SiⅡ385.51 nm,SiⅡ413.12 nm谱线从0～898 ns时间范围内19个时刻的光谱信息,获得了特征光谱的演化规律,验证了该...     

获取生物分子完整拉曼谱的时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射方法的理论研究

利用半经典理论分析了三束中心频率不同的窄线宽激光光场在样品中的相互耦合过程,得到一组描述相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程的耦合波方程。结合时间分辨方法的原理,得到了描述使用窄线宽激光脉冲的时间分辨CARS(T-CARS)方法的耦合波方程。采用数值模拟方法研究了T-CARS方法中CARS信号和非共振背景噪声与入射光场之间的关系以及分子振动的弛豫过程。说明分子振动的退相时间可以作为区分成份和结构相近的分子以及监测样品所处微环境变化的依据。基于使用窄线宽激光光源的T-CARS方法的理论分析说明了使用宽谱激光具有同时获取生物分子完整拉曼光谱的能力。     

三元有序合金GaxIn1-xP(x=0.52)的时间分辨谱

在室温和低温下,测试了有序Ga0.52In0.48P的时间分辨光致发光谱.对实验结果的分析表明,有序GaInP的发光呈双指数规律衰退.室温下,快过程的时间常数在128～250ps范围,低温77K下则都有所变慢,大约在186～564ps范围内;慢过程的时间常数根据不同样品有很大差异,室温下大约在308～1832ps之间变化,低温77K下,则在纳秒量级,最长的甚至达到28ns以上.对两个过程的时间常数随激发功率密度变化的研究表明,快过程对应于有序区域中载流子的复合,慢过程则对应于有序区域和无序区域的空间分离中 关键词： 时间分辨光致发光谱 III-V族半导体 有序合金