[發(fā)明專利]一種可見瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113686782B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于志浩;朱慶業(yè);鄭俊榮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/31
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發(fā)明涉及一種可見瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)及方法，屬于超快光譜技術(shù)領(lǐng)域，系統(tǒng)包括飛秒激光單元、輸出可見泵浦光的光參量放大器、延遲線、超連續(xù)白光產(chǎn)生裝置、樣品探測系統(tǒng)、可見光譜測量系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)，飛秒激光單元產(chǎn)生飛秒脈沖分為兩束，一束經(jīng)延遲線后進入光參量放大器產(chǎn)生可見泵浦光，另一束通過超連續(xù)光產(chǎn)生裝置再經(jīng)分束片分為參比光和探測光；探測光經(jīng)樣品后進入可見光譜系統(tǒng)，而參比光直接進入可見光譜系統(tǒng)；光譜探測系統(tǒng)中的檢測器同時測量探測光與參比光的光譜形狀與強度。本發(fā)明能夠在相同信噪比的前提下將測量時間縮短一半以上，能夠消除樣品散射光造成的測量誤差，并能夠消除由于超連續(xù)光強度和光譜變化導(dǎo)致的測量誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超快光譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可見瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近年來，超快光譜技術(shù)憑借其超高的時間分辨率在物理化學(xué)研究中成為了一種重要的表征手段，通過可見瞬態(tài)吸收光譜能夠直觀地表征分子激發(fā)態(tài)的壽命，獲取分子的動力學(xué)信息。

傳統(tǒng)的可見瞬態(tài)吸收光譜使用光學(xué)快門來遮擋泵浦光，如此的設(shè)計使得測量過程中要分別測量樣品在光學(xué)快門打開和關(guān)閉狀態(tài)下的光譜，并通過計算機處理來得到樣品的瞬態(tài)吸收光譜。該測量方法的測量時間較長，且由于沒有參比光路，因此無法消除由于探測光強度和光譜變化引入的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可見瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)及方法，簡化可見瞬態(tài)吸收光測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，縮短測量時長，提升測量效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種可見瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)，包括飛秒激光單元、超連續(xù)光產(chǎn)生裝置、輸出可見泵浦光的光參量放大器、延遲線、樣品探測系統(tǒng)、可見光譜測量系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)；

所述飛秒激光單元輸出高能量飛秒脈沖，所述高能量飛秒脈沖經(jīng)分光裝置分為第一光脈沖和第二光脈沖；

所述第一光脈沖經(jīng)過所述延遲線和所述輸出泵浦光的光參量放大器后輸出泵浦脈沖；

所述第二光脈沖經(jīng)超連續(xù)光產(chǎn)生裝置后產(chǎn)生超連續(xù)寬譜脈沖，所述超連續(xù)寬譜脈沖再經(jīng)分光裝置后被分為探測脈沖和參考脈沖；

所述探測脈沖和所述泵浦脈沖經(jīng)反射鏡反射后以設(shè)定的幾何關(guān)系聚焦在所述樣品探測系統(tǒng)中的樣品上，所述探測脈沖經(jīng)過所述樣品探測系統(tǒng)后進入所述可見光譜測量系統(tǒng)中，而所述參考脈沖直接進入所述可見光譜測量系統(tǒng)中；

所述計算機控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的間隔控制指令調(diào)整所述延遲線的位置，使得所述探測脈沖先于所述泵浦脈沖到達樣品處，然后讀取所述可見光譜測量系統(tǒng)輸出的所述探測脈沖和所述參考脈沖的光譜形狀和強度，并據(jù)此計算出參考系數(shù)；

所述計算機控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的延遲序列，調(diào)整所述延遲線的位置，讀取并處理所述探測脈沖和所述參考脈沖的光譜形狀和強度，然后根據(jù)所述參考系數(shù)、所述探測脈沖和所述參考脈沖光譜數(shù)據(jù)計算樣品在對應(yīng)延遲下的可見瞬態(tài)吸收光譜。

進一步，如上所述的可見瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)，所述飛秒激光單元包括飛秒脈沖振蕩器、啁啾脈沖放大系統(tǒng)和激光控制系統(tǒng)，所述飛秒脈沖振蕩器產(chǎn)生飛秒脈沖，經(jīng)所述啁啾脈沖放大系統(tǒng)放大后得到所述高能量飛秒脈沖。

進一步，如上所述的可見瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)，所述輸出泵浦光的光參量放大器包括輸出可見光的光參量放大器，所述第一光脈沖通過所述輸出可見光的光參量放大器的放大產(chǎn)生波長可調(diào)的泵浦脈沖。

進一步，如上所述的可見瞬態(tài)吸收光譜測量系統(tǒng)，所述延遲線包括平移臺控制單元和平移臺，通過調(diào)整所述平移臺的位置，實現(xiàn)對所述探測脈沖與所述泵浦脈沖到達所述樣品處的時間間隔控制。