[發明專利]一種反射式光路瞬態吸收光譜儀

有效

• 申請號: 201110281561.X
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN103018214A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 朱浩淼;馬恩;李仁富;陳學元
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01N21/31;G01J3/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光譜輻射測試領域，具體涉及一種反射式光路瞬態吸收光譜儀。

背景技術

瞬態吸收光譜儀是一種重要的科學儀器，在物理、化學、材料、生物和醫學等領域均有著重要的應用，如(1)重元素光物理和光化學；(2)激發態物理、晶格弛豫動力學和化學反應動力學等；(3)光伏器件研發、發光和顯示材料研發、納米材料研發、生物醫學診斷及檢測等。常規透射式光路瞬態吸收光譜儀的基本結構如圖1所示，泵浦激光入射到樣品上將樣品從基態激發到激發態，而探測光束通過光學延遲后入射到寶石晶體上產生白光，該束白光與泵浦光入射到樣品上的同一位置，通過控制探測光束相對泵浦光束的延遲時間，就可以監控樣品的吸收光譜隨著延遲時間的變化，從而最終獲得樣品的激發態弛豫信息，瞬態吸收的技術優點在于即使樣品不發光，也可以對其激發態動力學進行研究。

目前商品化的瞬態吸收譜儀通常采用圖1所示的透射式光路，也就是說光譜儀探測到的是透過樣品后的探測光，因此只能對溶液、單晶等透明樣品進行測試，而對于固體粉末，非透明的薄膜等樣品則無法測試，嚴重制約了儀器的應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種反射式光路瞬態吸收光譜儀，該儀器可對粉末、非透明薄膜等樣品的瞬態吸收光譜進行測試，從而有效彌補傳統的透射式光路瞬態吸收光譜儀的不足。

本發明涉及的反射式光路瞬態吸收光譜儀主要由光源、光學延遲線、樣品架、透鏡、反射鏡、光闌、濾光片以及探測器等光學元器件組成，圖2為該光譜儀的結構示意圖。其中泵浦光為納秒、皮秒以及飛秒等脈沖激光，探測光則為相應的納秒、皮秒以及飛秒等白光光源。分光片5的作用是將探測光分出一束進入到探測器，另一束則入射在待測樣品上，且與泵浦光斑重合。散射的探測光通過透鏡9和10收集，通過光闌12后匯聚并進入到探測器，通過控制光闌的大小，可以有效地避免雜散光的影響。在探測器前面加有合適的濾光片13以過濾泵浦激光。根據該結構，探測器可以是光纖耦合的CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器。

附圖說明

圖1為常規透射式光路瞬態吸收譜儀的結構示意圖

圖2為本發明的一種反射式光路瞬態吸收光譜儀結構示意圖

附圖標記：

1-泵浦光????2-探測光????3-光學延遲線????4-寶石晶體????5-分束片

6-反射鏡????7-探測器????8-樣品????9-透鏡????10-透鏡

11-透鏡????12-光闌????13-濾光片

具體實施方式

如圖2所示，泵浦光源采用飛秒激光系統，該系統由激光振蕩器，激光放大器以及光參量放大器組成。激光振蕩器輸出的種子激光經放大器放大后輸出波長為800nm，重頻為1000Hz，脈寬小于120fs的激光。該束激光經過分束鏡后一束入射到寶石晶體上產生白光作為圖2中的探測光2；另一束則經過光參量放大器后產生240-2600nm的連續可調諧飛秒激光作為圖2中的泵浦光1。泵浦光經過一個反射鏡后直接入射到樣品上，用于將樣品從基態激發到激發態；而探測光則經過光學延遲線后被分束片5分成兩束，反射束直接進入到一個光纖耦合CCD探測器，該探測器用于記錄下探測光入射到樣品前的光譜分布。而透過分束片的另一束則經反射鏡后入射到樣品上，且與泵浦光束重合(一般探測光束的光斑直徑略小于泵浦光束的光斑直徑)。散射的探測光則通過透鏡9和10(兩者直徑為50mm，焦距為70mm)收集，光闌12位于透鏡10的焦點附近，通過調整光闌的大小可以有效抑制雜散光。在透鏡11(直徑50mm，焦距為70mm)的焦距前放置有濾光片13，用于過濾泵浦光。探測器的光纖頭位于透鏡9的焦點上，用于記錄探測光經過樣品吸收后的光譜分布。通過比較兩個探測器所得光譜的差異，即可得到樣品的瞬態吸收信息。

需要說明的是，本發明屬于一種組合發明，是一種在技術應用上具有創新性的發明，其中所涉及的光源，探測器等都屬于已有技術并且有多種形式的應用，在此不對其細部特征作進一步描述。此外，實施例中所描述的具體部件型號、特征等僅是為了更好說明本項發明，實際在組成，構造和使用的某些細節上會有所變化，包括部件的組合和組配，這些變形和應用都應當屬于本發明的范圍。