激光閃光光解(納秒瞬態吸收)、激光誘導熒光(LIF)系統
在光化學、光物理及光催化研究領域,材料的激發態壽命、能量轉移與電子傳遞過程是決定其性能的核心因素。傳統瞬態吸收光譜技術存在時間分辨率不足、靈敏度低等問題,難以精準捕捉納秒至毫秒時間尺度的動態過程,尤其對于弱信號體系(如薄膜材料、低濃度溶液等)的分析存在顯著挑戰。
東譜科技基于多年光電譜學技術積累,推出NanoFly激光閃光光解系統,集成納秒瞬態吸收(TAS)與激光誘導熒光(LIF)功能,突破傳統設備的性能限制。該系統憑借高時間分辨率、寬光譜覆蓋及靈活的增益調控技術,為發光材料、光伏材料、光催化材料及能量上轉換材料的激發態動力學研究提供高精度、高效率的測試解決方案,助力科研與產業深入探索光物理與光化學機制。
技術名詞介紹
1. 瞬態吸收(TransientAbsorption,TA)
定義:瞬態吸收是指材料在光激發后短時間內(納秒至毫秒尺度)產生的吸收特性變化。通過監測激發態粒子數變化引起的吸收信號差異,可解析光生載流子的動力學行為,如復合、能量轉移等過程。
測試原理:使用脈沖激光激發樣品,隨后用探測光(通常為寬譜白光)照射樣品,測量激發態粒子數變化引起的吸收光譜變化。通過記錄不同時間點的吸收光譜,獲得激發態物種的動力學信息。
2. 瞬態吸收光譜儀(TransientAbsorptionSpectrometer,TAS)
定義:一種用于測量瞬態吸收信號的儀器,通過脈沖激光激發樣品并探測其瞬態吸收光譜的時間演化,廣泛應用于光化學、光催化等領域,揭示材料激發態動力學特性。
測試原理:系統由脈沖激光器、探測光源、光譜儀和探測器組成。脈沖激光激發樣品后,探測光通過樣品并被光譜儀記錄,通過時間分辨的方式獲取瞬態吸收光譜的變化。
3. 激光閃光光解(LaserFlashPhotolysis,LFP)
定義:利用短脈沖激光激發樣品,通過探測瞬態吸收或熒光信號的變化,研究光激發態物種的生成、衰變及反應動力學的實驗技術。
測試原理:脈沖激光激發樣品后,樣品中的分子或材料被激發到激發態,隨后通過瞬態吸收或熒光信號的變化,實時監測激發態物種的動力學行為。
4. 激光光解(LaserPhotolysis)
定義:廣義上指利用激光誘導樣品發生光解離或光化學反應的過程,狹義常與“激光閃光光解”互換,特指通過瞬態光譜技術研究光解產物的動力學行為。
測試原理:通過高能量脈沖激光照射樣品,誘導樣品中的化學鍵斷裂或光化學反應,隨后通過瞬態吸收或熒光信號監測光解產物的生成與衰變過程。
5. 激光誘導熒光(LaserInducedFluorescence,LIF)
定義:通過激光激發樣品產生熒光,探測其強度和時間分辨信號的技術,用于表征激發態輻射躍遷壽命、熒光量子產率及非輻射猝滅效應。
測試原理:使用脈沖激光激發樣品,樣品中的分子被激發到激發態后,通過輻射躍遷回到基態并發射熒光。通過探測熒光信號的時間演化,獲得激發態的輻射躍遷特性。
6. 納秒瞬態吸收(NanosecondTransientAbsorption)
定義:時間分辨率為納秒級的瞬態吸收技術,適用于研究光生載流子在納秒至毫秒時間尺度內的動力學行為,如鈣鈦礦薄膜中的載流子復合過程。
測試原理:使用納秒級脈沖激光激發樣品,隨后用探測光照射樣品,通過時間分辨的方式記錄吸收光譜的變化,解析納秒至毫秒時間尺度的動力學過程。
7. 超快吸收光譜(UltrafastAbsorptionSpectroscopy)
定義:時間分辨率達飛秒至皮秒量級的瞬態吸收技術,用于探測超快光物理過程(如電子聲子耦合、激子形成等),需搭配飛秒激光系統實現。
測試原理:使用飛秒或皮秒級脈沖激光激發樣品,隨后用探測光照射樣品,通過時間分辨的方式記錄吸收光譜的變化,解析飛秒至皮秒時間尺度的超快動力學過程。
8. 瞬態吸收光譜(TransientAbsorptionSpectroscopy,TAS)
定義:通過記錄樣品在光激發后不同時間點的吸收光譜變化,獲取激發態物種的動力學信息,是瞬態吸收技術的核心分析方法。
測試原理:脈沖激光激發樣品后,探測光通過樣品并被光譜儀記錄,通過時間分辨的方式獲取瞬態吸收光譜的變化,解析激發態物種的動力學行為。
9. 超快光譜(UltrafastSpectroscopy)
定義:泛指時間分辨率在飛秒至納秒范圍內的光譜技術,包括超快吸收光譜、時間分辨熒光等,用于研究超快光物理與光化學過程。
測試原理:使用飛秒或皮秒級脈沖激光激發樣品,隨后用探測光照射樣品,通過時間分辨的方式記錄光譜的變化,解析飛秒至納秒時間尺度的超快動力學過程。
10. EOS納秒瞬態(EOSNanosecondTransient)
定義:一種基于電光采樣的高精度納秒瞬態檢測技術,可提升信號采集的時間分辨率與靈敏度,適用于復雜體系的動力學分析。
測試原理:通過電光采樣技術,將納秒級瞬態信號轉換為電信號,利用高精度探測器記錄信號的時間演化,提升時間分辨率與靈敏度,適用于復雜體系的動力學分析。
設備介紹
(一)原理
激光閃光光解系統(納秒瞬態吸收)NanoFly/激光誘導熒光(LIF)系統能夠測量納秒至毫秒時域的瞬態吸收光譜信號,包括瞬態吸收譜TAS和激光誘導熒光LIF。用于發光材料、光伏材料、光催化材料等的光化學、光物理、光催化等過程中的激發態壽命、能量轉移、電子傳遞的表征。
NanoFly系統基于激光閃光光解技術,通過脈沖激光激發樣品并探測其瞬態吸收或熒光信號的變化,實時解析光生載流子的動力學行為。結合激光誘導熒光(LIF)功能,可同步獲取材料激發態的輻射躍遷特性,全面揭示非平衡態載流子的弛豫、復合及能量轉移路徑。
(二)技術特點
NanoFly激光閃光光解系統具備1 ns時間分辨率和10ns–100ms時間范圍,精準捕捉納秒至毫秒級瞬態過程;支持透射式與反射式光路,適配薄膜、粉末、液體等多種樣品形態;集成光電倍增管與SenGaining技術,可檢測低至10-5 OD的微弱信號;波長范圍覆蓋250–900 nm,滿足紫外-可見-近紅外區域的瞬態分析需求;配備全自動數據采集與分析軟件,一鍵生成瞬態動力學曲線及多參數擬合報告,操作智能化。
(三)技術優勢
1. 高靈敏度和低噪聲:通過動態基線校正技術與低噪聲電子設計以及高靈敏度的檢測器,有效消除環境干擾,確保到微弱的光信號的檢測。
2. 多維動態分析:支持激光能量(0.1–100μJ)、重復頻率(1Hz–10kHz)、溫度(80K–400K)等多變量協同調控,實時獲取激發態壽命隨外界條件的動態響應。
3. 廣泛的應用領域:廣泛應用于光化學、光物理、光催化等過程中的激發態壽命、能量轉移、電子傳遞的表征,以及發光材料、光伏材料、光催化材料以及能量上轉換材料等領域的研究。
4. 智能化操作:提供智能的測試方案,協助客戶以最短的時間高效地完成測試,測試過程實時呈現給客戶,實現“一鍵開機、一次裝載、全局測量、實時交互”的操作理念。
(四)系統特點及功能參數
系統特點:
NanoFly系統支持瞬態吸收譜(TAS,實時監測光生載流子的吸收衰減動力學,解析復合機制與缺陷態影響;同時具備激光誘導熒光(LIF功能,同步獲取激發態輻射躍遷壽命,定量分析熒光量子產率與猝滅效應;支持原位變溫測試,溫度范圍覆蓋液氮(78K)至高溫(400K),研究溫度依賴的載流子輸運行為;其采用多通道信號平均技術,顯著提升信噪比,適用于超低濃度樣品的長時程動力學追蹤。
核心功能參數:
時間分辨率1ns
時間范圍10ns–100ms
波長范圍250–900nm
檢測靈敏度≤10^5OD(SenGaining技術加持)
激光脈沖寬度5–8ns(可定制飛秒級擴展)
重復頻率1Hz–10kHz(可調)
樣品兼容性薄膜、粉末、液體、氣溶膠
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