專利名稱：一種反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀的制作方法
一種反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光譜輻射測試領(lǐng)域，具體涉及一種反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀。
背景技術(shù)：
瞬態(tài)吸收光譜儀是一種重要的科學(xué)儀器，在物理、化學(xué)、材料、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域 均有著重要的應(yīng)用，如(I)重元素光物理和光化學(xué)；(2)激發(fā)態(tài)物理、晶格弛豫動力學(xué)和化 學(xué)反應(yīng)動力學(xué)等；(3)光伏器件研發(fā)、發(fā)光和顯示材料研發(fā)、納米材料研發(fā)、生物醫(yī)學(xué)診斷 及檢測等。常規(guī)透射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，泵浦激光入射到樣品 上將樣品從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，而探測光束通過光學(xué)延遲后入射到寶石晶體上產(chǎn)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(jiān)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(fā)態(tài)弛豫信 息，瞬態(tài)吸收的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于即使樣品不發(fā)光，也可以對其激發(fā)態(tài)動力學(xué)進(jìn)行研究。
目前商品化的瞬態(tài)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(jìn)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(yán)重制約了儀器的應(yīng)用范圍。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀，該儀器可對粉末、非透 明薄膜等樣品的瞬態(tài)吸收光譜進(jìn)行測試，從而有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)的透射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀 的不足。
本發(fā)明涉及的反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀主要由光源、光學(xué)延遲線、樣品架、透 鏡、反射鏡、光闌、濾光片以及探測器等光學(xué)元器件組成，圖2為該光譜儀的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jìn)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(jìn)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(jù)該結(jié)構(gòu)，探測器可以是光纖耦合的CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳 感器。


圖1為常規(guī)透射式光路瞬態(tài)吸收譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明的一種反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖
附圖標(biāo)記
1-泵浦光 2-探測光 3-光學(xué)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(shí)施方式
如圖2所示，泵浦光源采用飛秒激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(jīng)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(jīng)過分束鏡后一束入射到寶石晶體上產(chǎn)生白光 作為圖2中的探測光2 ;另一束則經(jīng)過光參量放大器后產(chǎn)生240-2600nm的連續(xù)可調(diào)諧飛秒 激光作為圖2中的泵浦光I。泵浦光經(jīng)過一個反射鏡后直接入射到樣品上，用于將樣品從基 態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)；而探測光則經(jīng)過光學(xué)延遲線后被分束片5分成兩束，反射束直接進(jìn)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(jīng)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(diǎn)附近，通過調(diào)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(diǎn)上，用于記錄探測光經(jīng)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(tài)吸收信息。
需要說明的是，本發(fā)明屬于一種組合發(fā)明，是一種在技術(shù)應(yīng)用上具有創(chuàng)新性的發(fā) 明，其中所涉及的光源，探測器等都屬于已有技術(shù)并且有多種形式的應(yīng)用，在此不對其細(xì)部 特征作進(jìn)一步描述。此外，實(shí)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(xiàng) 發(fā)明，實(shí)際在組成，構(gòu)造和使用的某些細(xì)節(jié)上會有所變化，包括部件的組合和組配，這些變 形和應(yīng)用都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀，主要由光源、光學(xué)延遲線、樣品架、透鏡、反射鏡、光闌、濾光片以及探測器等光學(xué)元器件組成，可實(shí)現(xiàn)對粉末、非透明薄膜等樣品的瞬態(tài)吸收光譜測試。
2.按權(quán)利要求1所述的反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀，其特征在于采用透鏡或透鏡組來收集待測樣品表面的散射光。
3.按權(quán)利要求2所述的反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀，其特征在于采用光闌抑制樣品表面的雜散光。
全文摘要
一種反射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀，主要由光源、光學(xué)延遲線、樣品架、透鏡、反射鏡、光闌、濾光片以及探測器等光學(xué)元器件組成。相比于傳統(tǒng)的透射式光路瞬態(tài)吸收光譜儀，該儀器可實(shí)現(xiàn)對粉末、非透明薄膜等樣品的瞬態(tài)吸收光譜測試。
文檔編號G01N21/63GK103018214SQ20111028156
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者朱浩淼, 馬恩, 李仁富, 陳學(xué)元 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所