Спектроскопия

Лазерная спектроскопия, представляющая собой широкую

область исследований взаимодействиявещества и

лазера как функции лазерных волн,использу-

етсядля исследования свойств вещества

во всех масштабах — от элементарных

частиц до звезд.

 

Эффект Раманa — это неэластичный, легкий процесс рассеяния, он обеспечивает неразрушающую технологию, посредством которой колебательная «идентифицирующая область» молекулы анализируемого вещества измеряется после фотовозбуждения и последующего изменения ее молекулярной поляризации. С момента открытия в 1928 году данный эффект стал известен благодаря своей научной универсальности и стал применяться в искусстве, археологии, бионауках, аналитической химии, физике твердого тела, жидкостей и их взаимодействии, наноматериалах, фазовых переходах, фармацевтических исследованиях, а также в судебно-медицинской экспертизе. Так, например, спектроскопия комбинационного рассеяния света получила широкое применение в качестве инструмента в биофармацевтической промышленности, где требуется идентификация фармацевтических ингредиентов, в полупроводниковой промышленности, где может быть исследована чистота пластин, а также в судебно-медицинской экспертизе, где требуется отслеживать появление взрывчатых веществ.

В спектроскопии комбинационного рассеяния света лазеры с различной длиной волны могут использоваться для инициирования процесса возбуждения конкретной молекулы. Несмотря на то что подавляющее большинство этих возбужденных молекул рассеивают свет как упругое рэлеевское рассеяние той же энергии, немногие из них будут испытывать изменения возбуждения в процессе релаксации до основного состояния электрона, что приводит к сдвигу энергии рассеянного света, который характеризуется энергией в режиме возбуждения. Это и есть эффект Рамана. IPG Photonics предлагает широкий выбор непрерывных волновых лазеров, охватывающих УФ-видимой длины волн ИК для традиционных исследований спектроскопии комбинационного рассеяния света, а также импульсные лазеры, например Mid-IRCLPF, для современной фемтосекундной принудительной спектроскопии комбинационного рассеяния света. Подобные лазеры могут также использоваться для возбуждения плазмонных субстратов, как это происходит при резонансной спектроскопии усиленного поверхностью комбинационного рассеяния.

Рамановская спектроскопия широко используется в разных отраслях промышленности: производство полупроводников и суперпроводников, фармацевтика, медицина, оптические связи, научные исследования.

 

В рамках лабораторных исследований обычная лазерная спектроскопия изучает ультраскоростную шкалу времени на основе концепции спектроскопии накачки-зондирования. Для этой общей установки необходимы два отдельных оптических импульса (фемтосекундные или пикосекундные): один для возбуждения («накачки») анализируемого образца, а другой для исследования («зонд») девозбуждения образца, оба из которых должны перекрываются как в пространстве, так и времени. Оптическая линия задержки может эффективно удлинить путь приема пробного импульса и, таким образом, временно задерживает его относительно импульса накачки. По мере того как импульс накачки возбуждает молекулу, все более и более задержанный зондирующий импульс контролирует распад возбужденных электронов. Исходя из этого можно получить и проанализировать динамические данные со временем разрешения для изучаемого образца. Спектроскопия накачки-зондирования используется в основном для мониторинга восстановления насыщающихся поглотителей после фотоиндуцированного возбуждения, для измерения временных характеристик химических реакций или передачи энергии от одной молекулы к другой.  Эта информация затем может использоваться для дальнейшего проектирования, синтеза и внедрения изученных материалов, включая, но не ограничиваясь, фотокатализ, фотоэлектрохимию и фотоэлектрические устройства. Основные отрасли промышленности, использующие технологию спектроскопии накачки-зондирования, — это  наука, аэрокосмическая промышленность, металлургия, биофотоника, микроскопия и медицина. Эффективность материалов для фотоэлементов, в качестве примера, можно определить с помощью методов спектроскопии накачки-зондирования посредством мониторинга динамики восстановления критического возбуждения или посредством эффективности восстановления носителя заряда в разбавленных водой материалах для производства чистого водородного топлива.

 

Изучение динамики посредством спектроскопии накачки-зондирования позволяет более глубоко и фундаментально понять свойства конкретного материала. Для динамических измерений она дает информацию, которая дополняет стационарные измерения.  Для этого компания IPG предлагает импульсные волоконные лазеры с длинами волн от 355 нм до 1,5 мкм, все фемтосекундные (или пикосекундные), с шириной и энергией импульса, которые подходят для максимального изучения вышеупомянутых способов применения на временных разрешающих способностях в фемтосекундном режиме.

  Внутрирезонаторная спектроскопия резонаторов — это оптический способ, посредством которого можно выполнить измерение оптического возбуждения материалов, которое как рассеивает, так и поглощает свет. Данный метод нашел широкое применение в исследовании газовой фазы, где газообразные образцы могут измеряться в частях на триллион. В подобном эксперименте лазер используется для освещения оптического резонатора; при резонансе с определенным типом колебания, интенсивность лазерного излучения накапливается из-за конструктивной интерференции.  Как только лазер отключается, интенсивность экспоненциального затухания света измеряется. Это применение особенно полезно для экологического мониторинга, контроля выбросов и биофармацевтических процессов из-за присущей методу высокой чувствительности. Измерение выбросов парниковых газов, в качестве конкретного примера, помогло обеспечить создание все более и более «зеленых» технологий, начиная от автомобильных двигателей до установок для химической переработки.

Поскольку внутрирезонаторная спектроскопия основывается на поглощении света газообразными материалами и в силу того, что различные газы поглощаются на разных длинах волн, различные лазерные длины волн необходимы для успешного завершения такого эксперимента. Таким образом, компания IPG предлагает широкий спектр лазеров непрерывного действия, способных удовлетворять всевозможные требования клиентов. Наиболее типичные газы имеют уникальные спектры поглощения в средней инфракрасной области длин волн, например гибридные лазеры со средним диапазоном ИК компании IPG. 

Контакты
Обратитесь за поддержкой в наш отдел продаж. Запросите подробную информацию о продукции или задайте нам вопрос.