超快光谱
瞬态吸收光谱
瞬态吸收实验用于定量刻画光激发样品中随时间变化的吸收。
产品介绍
什么是瞬态吸收光谱？
瞬态吸收光谱是一种泵浦–探测方法，用来测量光激发样品吸收随时间的变化。由此可以定量研究分子体系、半导体与先进材料中的电子/质子转移、溶剂化、振动弛豫、激子能量转移与光反应动力学。HARPIA 光谱系统把超快激光、可调谐激发、瞬态吸收光谱仪和数据采集做在同一套紧凑平台上。
怎么测
该方法测量样品在光激发后光学吸收如何变化。荧光方法只能看到发光激发态；测吸收变化还能看到中间体以及基态与激发态中的非发光态。窄带泵浦脉冲启动光物理或光化学过程，延时的宽带探测光记录透过率随探测波长和延迟的变化，得到超快动力学的二维图。时间分辨率主要由脉冲宽度和两束光的同步决定，现代超快激光可到数十飞秒。
扩展测量模式
在 HARPIA-TA 上还可以做瞬态反射（测反射率而非透过率，适合不透明材料、薄膜和半导体结构）、泵浦强度分辨（改变激发强度以观察湮灭与饱和）以及偏振分辨（用线偏振或圆偏振研究取向、聚集、能量传递路径和手性响应）。
典型光路
典型装置包括超快激光、可调谐光源和瞬态吸收光谱仪。激光提供飞秒脉冲；可调谐激发通常由光参量放大器产生，以便选中特定电子或振动跃迁。光谱仪负责泵浦与探测同步、延迟控制和吸收变化记录。HARPIA 光程短、稳定性好，可在同一软件里切换测量模式，并与 CARBIDE 或 PHAROS 激光、ORPHEUS 或 I-OPA 可调谐源组合。需要台式紧凑方案时，HARPIA-LIGHT 把飞秒激光和光谱仪做在同一台 1 类激光产品里。
HARPIA-TA
HARPIA-TA 在 HARPIA 平台上提供瞬态吸收。CARBIDE 与 PHAROS 的高重复频率可把激发降到数纳焦，减轻非线性效应和样品损伤。宽带探测覆盖紫外到近红外；第二台 OPA 加单波长探测器可把范围扩到中红外 13 µm。光学延迟线最长达 8 ns。泵浦偏振与强度、样品位置和超连续谱切换均可自动化，并可在瞬态吸收与瞬态反射之间切换。图为溶液中 β-胡萝卜素的光谱动力学。测量条件：100 kHz，490 nm 泵浦，泵浦脉冲能量 < 10 nJ，每个延迟点 13 s。
GaAs 的红外泵浦–探测
GaAs 晶片在红外的泵浦–探测动力学，由 HARPIA-TA 的信号与参考单通道探测器记录。测量条件：75 kHz，700 nm 泵浦，每点 1 s。
HARPIA-TB 第三束
HARPIA-TB 模块在泵浦–探测序列中再加入一束延时脉冲，用于多脉冲瞬态吸收：扰动正在进行的光动力学、到达更高激发态，或改变光化学路径。提供窄线宽皮秒脉冲时也可做飞秒受激拉曼散射。偏振由 Berek 补偿器控制，强度由可变衰减片控制，延迟线最长 4 ns。图为 HARPIA-TA 配 HARPIA-TB 测得的新黄质 FSRS 动力学。测量条件：25 kHz，440 nm 光化泵浦 200 nJ，530 nm 拉曼泵浦 300 nJ。
泵浦–倾倒–探测
DCM 激光染料的泵浦–倾倒–探测动力学，倾倒脉冲与发射带共振。测量条件：50 kHz，515 nm 泵浦，700 nm 倾倒，倾倒延迟 21 ps，泵浦 90 nJ，倾倒 190 nJ。
HARPIA-TF 荧光
HARPIA-TF 模块提供 Kerr 门、荧光上转换和时间相关单光子计数。Kerr 门在每个延迟点同时记录整段荧光光谱，时间分辨率到飞秒。上转换把荧光与门脉冲在非线性晶体中混频。TCSPC 由单光子到达时间重建衰减，分辨率通常为数十到数百皮秒，也可测磷光。图为 DCM 的 Kerr 门测量，显示亚皮秒荧光演化。
β-胡萝卜素的 Kerr 门
β-胡萝卜素的 Kerr 门测量用来展示方法分辨率。类胡萝卜素的 S₂→S₀ 荧光极快（< 100 fs），因此记录到的数据主要受仪器响应限制。
荧光上转换
溶液中 DCM 激光染料的荧光动力学，由 HARPIA-TF 荧光上转换模式记录。测量条件：100 kHz，430 nm 泵浦。
TCSPC
溶液中 DCM 激光染料的荧光动力学，由 HARPIA-TF 的 TCSPC 模式记录。测量条件：100 kHz，430 nm 泵浦。
HARPIA-TA-FP 闪光光解
HARPIA-TA-FP 模块用电子触发的宽带纳秒探测光代替机械延迟的飞秒探测，测量纳秒到毫秒的长寿命态。图为溶液中 meso-四苯基卟啉的纳秒光谱动力学。测量条件：1.8 kHz，343 nm 泵浦，5.4 μJ。
HARPIA-LIGHT
HARPIA-LIGHT 把飞秒激光和瞬态吸收光谱仪做在同一台 1 类激光产品里。图为溶液中 DCM 激光染料的光谱动力学。测量条件：60 kHz，343 nm 泵浦，每个延迟点 3 s。
长波通滤光片动力学
HARPIA-LIGHT 测得的长波通滤光片超快动力学。测量条件：60 kHz，343 nm 泵浦，70 nJ，每个延迟点 1 s；每谱 200 ms，总时长 60 min。
应用场合
瞬态吸收光谱广泛用于分子体系、半导体和生物复合物。光化学与光生物学中用于能量转移、电荷分离、光合作用与反应中间体；半导体研究中用于载流子产生、输运、俘获与复合；材料科学中用于光伏材料、光催化剂、量子材料和其他光活性体系。因为它能在很宽的时间窗口里同时看到发光与非发光态，仍是研究超快光电动力学最常用的方法之一。
