अति तीव्र स्पेक्ट्रोस्कोपी

क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी

क्षणिक अवशोषण प्रयोग प्रकाश-उत्तेजित नमूनों में समय-निर्भर अवशोषण का मात्रात्मक वर्णन करता है।

उत्पाद परिचय

क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी क्या है?

क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी एक पंप–प्रोब तकनीक है जिसका उपयोग प्रकाश-उत्तेजित नमूने के अवशोषण में समय-निर्भर परिवर्तन मापने के लिए किया जाता है। इन परिवर्तनों का अनुसरण करके यह तकनीक इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन स्थानांतरण, विलायकीकरण, कंपन विश्रांति, एक्साइटॉन ऊर्जा स्थानांतरण तथा आणविक तंत्रों, अर्धचालकों और उन्नत पदार्थों में प्रकाश-अभिक्रिया गतिकी जैसी प्रक्रियाओं के बारे में मात्रात्मक जानकारी प्रदान करती है। HARPIA स्पेक्ट्रोस्कोपी सिस्टम अति तीव्र लेज़र स्रोत, तरंगदैर्घ्य-ट्यूनयोग्य उत्तेजन, क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोमीटर और एकीकृत डेटा अर्जन को एक संक्षिप्त प्लेटफ़ॉर्म में संयोजित करते हैं।

यह कैसे काम करता है

क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी मापती है कि प्रकाश-उत्तेजन के पश्चात् नमूने का प्रकाशिक अवशोषण कैसे परिवर्तित होता है। प्रतिदीप्ति-आधारित विधियाँ केवल उत्सर्जक उत्तेजित अवस्थाओं को देख सकती हैं। अवशोषण में परिवर्तन मापने से मूल और उत्तेजित दोनों अवस्थाओं में मध्यवर्ती क्षणिक तथा अनउत्सर्जक अवस्थाएँ भी प्रकट होती हैं। एक संकीर्णबैंड पंप पल्स प्रकाशभौतिक या प्रकाशरासायनिक प्रक्रिया आरंभ करता है। तत्पश्चात् कालिक रूप से विलंबित ब्रॉडबैंड प्रोब पारगम्यता में परिवर्तन को प्रोब तरंगदैर्घ्य और विलंब के सापेक्ष अभिलेखित करता है, जिससे गतिकी का द्विविमीय मानचित्र प्राप्त होता है। कालिक विभेदन मुख्यतः पल्स अवधि और दोनों किरणों के तुल्यकालन से निर्धारित होता है; आधुनिक अति तीव्र लेज़र दसियों फेमटोसेकंड तक पहुँचते हैं।

उन्नत मापन मोड

HARPIA-TA पर क्षणिक अवशोषण को अतिरिक्त मोडों से विस्तारित किया जा सकता है। क्षणिक परावर्तन पारेषण के स्थान पर परावर्तकता में पंप-प्रेरित परिवर्तनों का अनुसरण करता है, जो अपारदर्शी पदार्थों, पतली फिल्मों और अर्धचालक संरचनाओं के लिए उपयोगी है। पंप तीव्रता-विभेदित मापन उत्तेजन तीव्रता को परिवर्तित करके विलोपन और संतृप्ति को प्रकट करते हैं। ध्रुवण-विभेदित मापन आणविक अभिविन्यास, समुच्चयन, ऊर्जा-स्थानांतरण पथों और चिरालता-निर्भर अनुक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए रैखिक या वृत्तीय पंप और प्रोब अवस्थाओं का उपयोग करते हैं।

विशिष्ट व्यवस्था

एक विशिष्ट व्यवस्था में तीन तत्व होते हैं: एक अति तीव्र लेज़र, एक तरंगदैर्घ्य-ट्यूनयोग्य स्रोत, तथा एक क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोमीटर। लेज़र फेमटोसेकंड पल्स आपूर्ति करता है। ट्यूनयोग्य उत्तेजन सामान्यतः ऑप्टिकल पैरामीट्रिक एम्पलीफायर में उत्पन्न किया जाता है, जिससे चुने हुए इलेक्ट्रॉनिक या कंपन संक्रमण को संबोधित किया जा सकता है। स्पेक्ट्रोमीटर पंप और प्रोब का तुल्यकालन करता है, विलंब निर्धारित करता है, तथा अवशोषण परिवर्तन अभिलेखित करता है। HARPIA सिस्टम प्रकाशिक पथों को लघु और स्थिर रखते हैं, तथा उसी सॉफ्टवेयर में मापन मोड परिवर्तित करते हैं। वे CARBIDE या PHAROS लेज़र तथा ORPHEUS या I-OPA ट्यूनयोग्य स्रोतों के साथ युग्मित होते हैं। HARPIA-LIGHT फेमटोसेकंड लेज़र और स्पेक्ट्रोमीटर को उन प्रयोगशालाओं के लिए एकल-बॉक्स Class 1 उत्पाद में एकीकृत करता है जिन्हें संक्षिप्त टेबलटॉप सिस्टम की आवश्यकता होती है।

HARPIA-TA

HARPIA-TA, HARPIA प्लेटफ़ॉर्म पर क्षणिक अवशोषण प्रदान करता है। CARBIDE और PHAROS लेज़रों की उच्च पुनरावृत्ति दर मापन को कई नैनोजूल तक निम्न पल्स ऊर्जाओं पर चलाने देती है, जिससे अवांछित अरेखीय प्रभाव और नमूना निम्नीकरण कम होते हैं। ब्रॉडबैंड प्रोब UV से निकट-IR तक विस्तार रखते हैं; दूसरा OPA और एकल-तरंगदैर्घ्य संसूचक परास को mid-IR में 13 µm तक विस्तारित करते हैं। प्रकाशिक विलंब रेखा 8 ns तक पहुँचती है। पंप ध्रुवण और तीव्रता, नमूना स्थिति तथा सुपरकॉन्टिन्यूम स्विचिंग स्वचालित हैं, और उपकरण क्षणिक अवशोषण तथा क्षणिक परावर्तन के बीच स्थानांतरित हो सकता है। विलयन में β-carotene की स्पेक्ट्रल गतिकी। मापन स्थितियाँ: 100 kHz, 490 nm पंप, < 10 nJ पंप पल्स ऊर्जा, 13 s प्रति स्पेक्ट्रम (प्रति विलंब बिंदु)।

GaAs पर अवरक्त पंप–प्रोब

HARPIA-TA के सिग्नल और संदर्भ एकल-चैनल संसूचकों से अभिलेखित, IR में GaAs वेफर की पंप–प्रोब गतिकी। मापन स्थितियाँ: 75 kHz, 700 nm पंप, 1 s प्रति बिंदु।

HARPIA-TB तृतीय किरण

HARPIA-TB मॉड्यूल बहु-पल्स क्षणिक अवशोषण के लिए पंप–प्रोब अनुक्रम में एक कालिक रूप से विलंबित पल्स जोड़ता है: चल रही प्रकाश-गतिकी को विक्षोभित करना, उच्चतर उत्तेजित अवस्थाओं तक पहुँचना, अथवा प्रकाशरासायनिक पथ को निर्देशित करना। आवृत्ति-संकीर्ण पिकोसेकंड पल्स दिए जाने पर यह फेमटोसेकंड उत्तेजित रमन प्रकीर्णन भी संभव बनाता है। ध्रुवण Berek क्षतिपूरक से निर्धारित होता है, तीव्रता परिवर्ती न्यूट्रल-डेंसिटी फ़िल्टर से, और विलंब रेखा 4 ns तक पहुँचती है। HARPIA-TA पर HARPIA-TB के साथ neoxanthin की FSRS गतिकी। मापन स्थितियाँ: 25 kHz, 440 nm ऐक्टिनिक पंप 200 nJ पर, 530 nm रमन पंप 300 nJ पर।

पंप–डंप–प्रोब

DCM लेज़र डाई की पंप–डंप–प्रोब गतिकी, जिसमें डंप पल्स उत्सर्जन बैंड के साथ अनुनादी है। मापन स्थितियाँ: 50 kHz, 515 nm पंप, 700 nm डंप, 21 ps डंप विलंब, 90 nJ पंप, 190 nJ डंप।

HARPIA-TF प्रतिदीप्ति

HARPIA-TF मॉड्यूल Kerr गेटिंग, प्रतिदीप्ति अपकन्वर्शन और समय-सहसंबंधित एकल-फोटॉन गणन जोड़ता है। Kerr गेटिंग प्रत्येक विलंब पर पूर्ण प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रम को फेमटोसेकंड विभेदन के साथ अभिलेखित करती है। अपकन्वर्शन उत्सर्जन को अरेखीय क्रिस्टल में गेट पल्स के साथ मिश्रित करता है। TCSPC एकल-फोटॉन आगमन समयों से क्षय हिस्टोग्राम बनाता है, सामान्यतः दसियों से सैकड़ों पिकोसेकंड के विभेदन के साथ, और स्फुरदीप्ति का भी अनुसरण कर सकता है। DCM में Kerr-गेट मापन उप-पिकोसेकंड विभेदन के साथ प्रतिदीप्ति विकास दिखाते हैं।

β-carotene पर Kerr गेट

β-carotene में Kerr-गेट मापन विधि का विभेदन दर्शाते हैं। कैरोटिनॉइडों की S₂→S₀ प्रतिदीप्ति अति तीव्र होती है (< 100 fs), अतः अभिलेखित आँकड़े मुख्यतः उपकरण-अनुक्रिया से सीमित होते हैं।

प्रतिदीप्ति अपकन्वर्शन

विलयन में DCM लेज़र डाई की प्रतिदीप्ति गतिकी, HARPIA-TF द्वारा प्रतिदीप्ति अपकन्वर्शन मोड में अभिलेखित। मापन स्थितियाँ: 100 kHz, 430 nm पंप।

TCSPC

विलयन में DCM लेज़र डाई की प्रतिदीप्ति गतिकी, HARPIA-TF द्वारा TCSPC मोड में अभिलेखित। मापन स्थितियाँ: 100 kHz, 430 nm पंप।

HARPIA-TA-FP फ्लैश प्रकाश-अपघटन

HARPIA-TA-FP मॉड्यूल यांत्रिक रूप से विलंबित फेमटोसेकंड प्रोब को इलेक्ट्रॉनिक रूप से ट्रिगर किए गए ब्रॉडबैंड नैनोसेकंड प्रोब से प्रतिस्थापित करके नैनोसेकंड-से-मिलीसेकंड विलंबों पर दीर्घजीवी अवस्थाएँ मापता है। विलयन में meso-tetraphenylporphine की नैनोसेकंड स्पेक्ट्रल गतिकी। मापन स्थितियाँ: 1.8 kHz, 343 nm पंप, 5.4 μJ पंप ऊर्जा।

HARPIA-LIGHT

HARPIA-LIGHT फेमटोसेकंड लेज़र और क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोमीटर को एकल-बॉक्स Class 1 उत्पाद में एकीकृत करता है। विलयन में DCM लेज़र डाई की स्पेक्ट्रल गतिकी। मापन स्थितियाँ: 60 kHz, 343 nm पंप, 3 s प्रति स्पेक्ट्रम (प्रति विलंब बिंदु)।

लॉन्ग-पास फ़िल्टर गतिकी

HARPIA-LIGHT पर मापित लॉन्ग-पास फ़िल्टर की अति तीव्र गतिकी। मापन स्थितियाँ: 60 kHz, 343 nm पंप, 70 nJ पंप ऊर्जा, 1 s प्रति स्पेक्ट्रम (प्रति विलंब बिंदु); 200 ms प्रति स्पेक्ट्रम, कुल 60 min।

इसका उपयोग कहाँ होता है

क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी का व्यापक उपयोग आणविक तंत्रों, अर्धचालकों और जैविक संकुलों पर होता है। प्रकाशरसायन और प्रकाशजीवविज्ञान में यह ऊर्जा स्थानांतरण, आवेश पृथक्करण, प्रकाशसंश्लेषी प्रक्रियाओं और अभिक्रिया मध्यवर्तियों का अनुसरण करती है। अर्धचालक अनुसंधान में यह आवेश-वाहक जनन, परिवहन, ट्रैपिंग और पुनर्योजन का विवरण देती है। पदार्थ विज्ञान में इसे प्रकाशवोल्टीय पदार्थों, प्रकाशउत्प्रेरकों, क्वांटम पदार्थों और अन्य प्रकाशसक्रिय तंत्रों पर लागू किया जाता है। क्योंकि यह व्यापक कालिक परास में उत्सर्जक और अनउत्सर्जक दोनों अवस्थाओं का प्रेक्षण करती है, यह अति तीव्र प्रकाशिक और इलेक्ट्रॉनिक गतिकी के लिए सबसे बहुमुखी विधियों में से एक बनी हुई है।