皮秒瞬态吸收光谱系统
飞秒超快光谱技术及其互补使用
飞秒超快光谱技术及其互补使用乔自文;高炳荣;陈岐岱;王海宇;王雷【摘要】Ultrafast spectroscopy techniques are powerful tools for exploring the excited-state processes of ma-terials.In this paper, we introduced femtosecond time-resolved fluorescence technique and femtosecond pump-probe technique in detail , including the fundamental principles of systems , optical paths and data processing metheds, as well as the advantage and disadvantage in different implemental schemes .At last, in order to re-veal the complementary role , we provided an example in which the scientific problems were solved comprehen-sively and reliably by combinative usage of the two systems .%超快光谱技术是研究物质激发态过程的重要手段，本文对飞秒时间分辨荧光技术和飞秒泵浦探测技术这两个重要的超快光谱技术进行了详细介绍，阐述了系统的原理、光路及数据处理方法，给出了不同的实现方法并比较了其优缺点。
最后通过一个实例说明这两个技术的互补性，通过结合使用两个系统，能够对科学问题进行更全面可靠的研究。
【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】12页(P588-599)【关键词】超快光谱;荧光上转换;泵浦探测【作者】乔自文;高炳荣;陈岐岱;王海宇;王雷【作者单位】吉林省电子信息产品监督检验研究院，吉林长春130021;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点联合实验室，吉林长春130012;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点联合实验室，吉林长春130012;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点联合实验室，吉林长春130012;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点联合实验室，吉林长春130012【正文语种】中文【中图分类】TN2491 引言分子原子中发生的大多数光物理过程都具有一定的时间尺度，比如原子核的运动，化学键的扭转等发生在飞秒到皮秒时间范围内，电荷分离和转移、能量传递等可发生在飞秒到纳秒时间尺度上，发光材料的荧光寿命一般在纳秒量级，生物中某些特殊的生理功能如捕光、储能等过程都发生在不同的时间尺度上。
大连化学物理研究所
• 10 MHz的脉冲重复频率； • 更低的抖动，更高的精度，更快的触发频率和 • 8路的独立输出通道 • 可通过RS232接口与计算机相连，实现电脑程序自动控制， • 每一个独立通道都可以独立分频且同步输出
主要参数
延时
外触发
通道：
范围： 分辨率： 精度： 抖动：
8个独立脉冲输出通道，1个 外触发输入通道
要使用ICCD，就可以实现ICCD探测器的功能，减少了ICCD极高的成本价 格。
光谱范围： 200 nm – 800 nm 光谱分辨率： 0.1 nm 灵敏度： 0.002（快速检测模式）0.0005（慢速检测模式） 检N测TA器S 类升型级：选项光电倍增管，高电流线性范围
样品支架选项：正交光束支架，薄膜样品支架，块状样品支架，
数据处理程序
sqyang@ 羊老师
5
皮秒时间分辨荧光光谱仪PicoFluo
产品描述
本产品采用时间相关单光子计数技术，用于测量荧光物质的发光寿命
主要应用
光化学反应机理研究 光催化过程研究 生物荧光检测研究 太阳能电池研究 光动力疗法研究 染料与发光材料开发研究
应用实例
范围： 100 ns -- 40 s 分辨率： 10 ns 每一个burst的延迟周期：1 -- 232 - 1
NTAS 动力学参数
单波长瞬态吸收或发射动力学测试 光谱范围： 200 nm – 800 nm 光谱分辨率: 0.1 nm 灵敏度： 0.002（快速检测模式）， 0.0005（慢速检测模式） 检测器类型: 光电倍增管，高电流线性范围。
NTAS 光谱参数
利用扫描探测波长的方式，测量全谱波长范围的时间衰减图谱。此模式不需
电动滤波轮片，温控组件，水滤波器。
x射线阿秒瞬态吸收光谱
x射线阿秒瞬态吸收光谱x射线阿秒瞬态吸收光谱是目前研究材料的一种极为先进的技术之一。
它利用超快瞬态吸收光谱技术，探究材料的电子和原子结构，可以更深刻地理解材料的性质和反应过程。
以下是介绍x射线阿秒瞬态吸收光谱的内容：一、x射线阿秒瞬态吸收光谱是什么？x射线阿秒瞬态吸收光谱（XAS）是一种精密的分析技术，利用x射线照射样品，测量x射线的吸收、散射和荧光等信号，研究样品的原子和电子结构。
二、x射线阿秒瞬态吸收光谱的原理x射线阿秒瞬态吸收光谱的原理是电子吸收能量的量取决于材料中原子的能级结构和电子状态。
x射线会经过样品并被其原子吸收，电子跃迁产生的特征谱线可以揭示材料的化学成分和结构。
三、x射线阿秒瞬态吸收光谱的应用1. 研究材料结构与效能之间的关系x射线阿秒瞬态吸收光谱可以用于研究不同材料的原子和电子结构，以及它们的相互作用。
从而揭示材料性能背后的微观机制，设计出更加优良的材料。
2. 研究化学反应过程x射线阿秒瞬态吸收光谱还可以用于研究化学反应过程，跟踪反应中原子和电子结构的变化。
并且超短的时间分辨能力使其可以探究化学反应过程中最短时间尺度的变化。
3. 寻找新型材料和新型功能通过x射线阿秒瞬态吸收光谱，可以对新型材料的结构和性质进行高效、快速的探测，开发出新型功能，例如新型催化剂、新型光电器件等。
四、x射线阿秒瞬态吸收光谱的优势1. 高速、高分辨率x射线阿秒瞬态吸收光谱可以在极短的时间内进行测量，分辨率也非常高，可以探测出神经元等量级的结构变化。
2. 非破坏性x射线阿秒瞬态吸收光谱是毫无破坏性的，不会对样品本身产生影响。
3. 多样性通过更换x射线光源、样品处理方式等方法，x射线阿秒瞬态吸收光谱可以适用于不同的材料和研究领域。
总之，x射线阿秒瞬态吸收光谱是一项极具前瞻性的技术，可以在材料科学、化学反应研究等领域起到重要的作用。
ict 界面电荷传输 飞秒瞬态吸收
ict 界面电荷传输飞秒瞬态吸收
ICT（Interface Charge Transfer，界面电荷传输）和飞秒瞬态吸收是两种在光电子学和光化学领域中非常重要的现象和技术。
它们在理解光电转换过程、太阳能电池、光电探测器、有机发光二极管（OLED）等设备的工作原理中发挥着关键作用。
ICT通常指的是在两个不同物质之间的界面上发生的电荷转移过程。
这个过程可以是由光激发产生的电子和空穴在界面上的分离和传输，也可以是由外部电场驱动的电荷注入和抽取。
界面电荷传输的效率对于许多光电器件的性能至关重要，因为它直接影响了器件的光电转换效率和稳定性。
飞秒瞬态吸收则是一种超快光谱技术，用于研究物质在飞秒时间尺度上的光物理和光化学过程。
这种技术通过测量样品在飞秒激光脉冲激发后的瞬态吸收光谱，可以揭示出激发态的动力学过程、能量转移和电子转移等关键信息。
飞秒瞬态吸收技术对于理解ICT过程以及其他光电器件中的超快过程具有非常重要的价值。
将ICT和飞秒瞬态吸收结合起来，我们可以更深入地理解界面电荷传输的动力学过程和机制。
例如，通过飞秒瞬态吸收技术，我们可以实时观测到ICT过程中电子和空穴的生成、分离、传输和复合等关键步骤，从而揭示出影响ICT效率的各种因素。
这对于优化光电器件的设计、提高器件性能以及开发新型光电器件具有重要意义。
飞秒纳秒瞬态吸收工作原理
飞秒纳秒瞬态吸收工作原理以飞秒纳秒瞬态吸收工作原理为标题，本文将介绍飞秒纳秒瞬态吸收技术的工作原理及其应用。
一、飞秒纳秒激光技术简介飞秒激光是一种特殊的激光技术，其脉冲宽度非常短，通常为几十飞秒（1飞秒=10^-15秒）到几百飞秒之间。
纳秒激光则脉冲宽度在几纳秒（1纳秒=10^-9秒）到几十纳秒之间。
飞秒激光由于其超短脉冲宽度，可以实现在纳米尺度下的精细加工，而纳秒激光则适用于一般材料的加工。
而飞秒纳秒激光结合了两者的优势，可以实现更广泛的应用。
二、飞秒纳秒激光的瞬态吸收效应飞秒纳秒激光的瞬态吸收效应是指在飞秒激光和纳秒激光交替照射的过程中，材料的光吸收特性发生变化。
具体而言，飞秒激光的超短脉冲宽度可以在极短时间内产生高能量密度的光脉冲，这使得材料发生非线性光学效应，导致光的吸收增强。
而纳秒激光的脉冲宽度较长，其能量密度相对较低，可以使材料发生线性光学效应，光的吸收较弱。
三、飞秒纳秒激光的工作原理飞秒纳秒激光的工作原理可以分为两个步骤：飞秒脉冲激发和纳秒脉冲读出。
1. 飞秒脉冲激发通过调节激光系统，使飞秒激光和纳秒激光交替发出，交替频率通常为几十千赫兹。
当飞秒激光照射到样品表面时，由于其超短脉冲宽度，可以在纳米尺度内引发电子的非弹性散射，将电子从基态激发到激发态。
这个过程非常快速，通常在飞秒级别上完成。
2. 纳秒脉冲读出接下来，纳秒激光照射到样品表面，激发态的电子会发生跃迁，从而产生吸收光谱。
通过检测吸收光谱的变化，可以了解材料在不同激发态下的吸收特性。
由于飞秒激光和纳秒激光的交替作用，可以实现在极短的时间内对样品进行多次激发和读出，从而获得更精确的吸收光谱数据。
四、飞秒纳秒激光的应用飞秒纳秒激光技术具有广泛的应用前景，尤其在材料科学、生物医学和光电子学领域。
1. 材料科学飞秒纳秒激光技术可以用于材料表面的纳米加工和结构调控。
通过飞秒激光的超短脉冲宽度，可以实现对材料的微观结构进行精细加工，从而改变其光学、电学和磁学性质。
阿秒瞬态吸收光谱动力学理论
阿秒瞬态吸收光谱动力学理论汇报人：2024-01-04•阿秒瞬态吸收光谱基本概念•阿秒瞬态吸收光谱动力学理论•阿秒瞬态吸收光谱实验技术目录•阿秒瞬态吸收光谱在材料科学中的应用•阿秒瞬态吸收光谱在生物学中的应用•阿秒瞬态吸收光谱的未来发展与挑战目录01阿秒瞬态吸收光谱基本概念定义与特性定义阿秒瞬态吸收光谱是一种利用超短脉冲激光探测物质在极短时间内（阿秒级别）的动态吸收特性的光谱技术。
特性具有极高的时间分辨率和光谱分辨率，能够探测物质在非常短暂的时间段内的光谱变化，揭示物质内部的动态过程和相互作用机制。
A BC D产生机制通过光栅、棱镜或非线性光学晶体等分束器将激光分成探测光和参考光。
利用超短脉冲激光器产生极短的激光脉冲，其持续时间通常在皮秒至飞秒范围内。
通过比较探测光和参考光的强度变化，可以获得物质的瞬态吸收光谱。
探测光被聚焦到样品上，与物质相互作用，产生瞬态吸收信号。
化学反应动力学研究物质在极短时间内发生的物理变化和相变过程。
物理和材料科学生物学环境科学01020403研究大气中气体的化学反应和污染物转化等。
研究化学反应过程中的动态变化和反应机制。
研究生物分子的动态结构和功能，如光合作用、视觉过程等。
应用领域02阿秒瞬态吸收光谱动力学理论动力学模型速率方程模型描述分子内部动态过程，通过建立反应速率常数和分子内部状态变化的关系来描述分子内部的动力学行为。
密度矩阵模型描述光子与分子相互作用的微观过程，通过建立光子态和分子态之间的耦合关系来描述光子在分子中的传播和散射过程。
波恩-奥本海默近似将电子和核的运动分开考虑，电子的运动通过薛定谔方程描述，而核的运动则通过经典力学的方法描述。
基于薛定谔方程描述分子内部状态的变化，考虑了电子和核的相互作用。
量子力学框架半经典框架密度泛函理论框架将电子和核的运动分开考虑，电子的运动用量子力学描述，而核的运动则用经典力学的方法描述。
将分子中的电子运动看作是单电子运动，通过求解单电子薛定谔方程来描述电子的运动状态。
瞬态吸收光谱茜素超快动力学研究
第41卷，第6期2021年6月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysisVol41,No.6<pp1695-1700June,2021瞬态吸收光谱茜素超快动力学研究秦朝朝1!,刘华1!,周忠坡1!1=河南师范大学物理学院，河南新乡4530072.河南省红外材料光谱测量与应用重点实验室,河南新乡453007摘要激发态质子转移是光物理学、光化学和光生物过程中最基本的化学反应之一#激发态分子内质子转移(excited-state intramolecular proton transfer,ESIPT)通常是指有机分子受到激发,到达激发态后,质子在激发态势能面上从质子供体基团转移到质子受体基团并形成含有分子内氢键多元环的过程，一般发生在亚皮秒量级#质子转移可应用于有机发光二极管、荧光探针等领域#茜素,即12-二羟基蒽醌,可从茜草根部提取，具有与醌类衍生物相似的结构，常用于染料、染色剂和药物等#近年来，发现茜素分子具有质子转移特性，可用来制备新型“绿色”染料敏化电池#利用稳态吸收、稳态荧光和飞秒瞬态吸收光谱技术以及第一性原理理论计算对溶于乙醇溶液的茜素分子的质子转移过程进行了研究和分析#稳态吸收和稳态荧光研究结果表明：在基态时，茜素分子的正常构型9,10-酮处于稳定状态，容易发生跃迁；在激发态时，茜素分子的互变异构体构型1,10-酮处于稳定状态，容易产生荧光发射#飞秒瞬态吸收光谱测量使用的激光的激发波长为370nm#测得的瞬态吸收光谱在430nm附近存在茜素的基态漂白信号#通过使用全局拟合方法对瞬态吸收光谱进行分析研究发现：茜素正常构型9,10-酮的激发态分子内质子转移时间为110.5fs,茜素互变异构体构型1,10-酮分子内振动弛豫时间为30.7ps,茜素互变异构体构型110-酮荧光寿命为131.7ps#通过使用单波长动力学拟合的方法对瞬态吸收光谱进行分析发现：发生质子转移的时间尺度与运用全局拟合方法得出的结果基本一致；茜素分子的正常构型9,10-酮分子在110.5fs的时间尺度内处于快速减少的趋势，而茜素分子的互变异构体构型110-酮分子在这一时间尺度内处于快速上升的趋势#当延迟时间增大时，茜素分子的互变异构体构型110-酮分子又呈现缓慢衰减的趋势#关键词茜素；质子转移；飞秒瞬态吸收光谱；超快动力学中图分类号：O433.4文献标识码：A DOI：10.3964issn.1000-0593(2021)061695-06引言质子转移通常是指分子内羟基团的质子向邻近的羰基团转移的过程，可应用于有机发光二极管和荧光探针［45］等领域#茜素,即1,2-二羟基蒽醌(1,2-dihydroxyanthraqui-none,1,2-DHAQ)是一种蒽醌衍生物,具有超快质子转移过程，常用作染料敏化太阳能电池的光敏剂⑹#近年来，随着飞秒激光的出现和时间分辨光谱学的建立，直接测量质子转移的超快动力学过程逐渐成为一种可能⑦，茜素的质子转移机理被广泛研究810*#Jen等使用飞秒瞬态吸收光谱技术对溶解在二甲亚枫溶液中的1,2-DHAQ 进行了研究,使用的泵浦光的波长为403nm；研究结果认为茜素互变异构体构型(110-酮)的振动弛豫时间和寿命分别为1.1皮秒(picoseconds,ps)和83.3ps,但是由于强吸收和辐射信号的重叠，并未从瞬态吸收结果中获得茜素正常构型(9J0-酮)的质子转移和振动弛豫组分⑼#Lee等使用飞秒瞬态吸收光谱技术对溶解在乙醇中的12-D HAQ进行了研究,得出了110-酮的振动弛豫时间和寿命分别为83和87ps,且9,10-酮向1,10-酮内转化的动力学成分为0.35ps,但是在1,10-酮的吸收带中没有观察到相同时间常数的增加成分)10*#精确测量质子转移的具体过程及其振动弛豫的时间,现在依然是相关物理和化学领域中极具挑战的热点#利用飞秒瞬态吸收光谱技术研究了1,2-DHAQ在370收稿日期：2020-01-14,修订日期：2020-05-29基金项目：国家自然科学基金项目(12074104,11804084),河南省科技攻关研究项目(182102210369),河南省教育厅重点项目(19A140011),河南省高等学校青年骨干教师培养计划项目(2019GGJS065)资助作者简介：秦朝朝，1984年生，河南师范大学物理学院副教授e-mail：qinch@通讯作者/-mail(zpzhou@htu./1696光谱学与光谱分析第41卷nm激发波长下的超快动力学过程。
ultrafast system瞬态吸收光谱-概述说明以及解释
ultrafast system瞬态吸收光谱-概述说明以及解释1.引言1.1 概述ultrafast system瞬态吸收光谱是一种先进的光谱分析技术，其能够实时监测物质在极短时间尺度内的光学响应过程。
通过该技术，我们可以实现对物质在纳秒至飞秒时间范围内的光谱特性进行高精度的测量和分析。
随着科学技术的不断进步，ultrafast system瞬态吸收光谱已经成为研究生物、材料科学、纳米技术等领域中不可或缺的工具。
通过对物质在极短时间尺度内的光学响应过程进行研究，我们可以更深入地了解物质的结构、性质和动态变化规律，为解决相关科学难题提供了重要的支持。
本文将深入探讨ultrafast system瞬态吸收光谱的概念、原理及其在不同应用领域中的重要性和应用价值，希望能够为读者提供全面的了解和认识。
文章结构部分的内容应包括对整篇文章的章节划分和各个章节的主要内容描述。
具体来说，可以按照以下方式进行描述："1.2 文章结构: 本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中，将介绍ultrafast system瞬态吸收光谱的概念、本文的目的以及整体的文章结构。
在正文部分中，将详细阐述ultrafast system的概念、瞬态吸收光谱的原理以及其在应用领域中的具体应用。
最后，在结论部分中，将总结全文的主要内容，展望ultrafast system瞬态吸收光谱的未来发展方向，并给出本文的结束语。
"1.3 目的目的部分的内容应该明确指出本文旨在探讨ultrafast system瞬态吸收光谱的相关概念、原理和应用领域，深入探讨其在光谱分析中的重要性和价值。
通过对该主题的详细介绍和分析，旨在帮助读者更好地理解ultrafast system瞬态吸收光谱的特点、作用机制以及其在各个领域的应用情况。
最终的目的是为读者提供一份全面且清晰的指南，以便更好地了解和应用这一技术在科研和实践中的作用，为相关领域的研究和应用提供参考和帮助。
皮秒瞬态吸收光谱系统
目标 样品
纳秒闪光光解法
富勒烯 卟啉 光反应有机分子 各种金属络合物 二氧化钛 有机 器件 碳纳米管等
学科
光化学 光物理学 光生物学 纳米科学 材料化学 能源化学 环境化学等
picoTAS 系统配置
NIR 1600 nm
picoTAS 光学单元 (单色器，光学，样品室，探测器)
・ –
光学设计使色差最小化
皮 秒 瞬 态 吸 收 光 谱 系 统
picoTAS
与日本大学，大阪大学和明治大学在日本科技厅“ 开发高级测量和分析的系统 和技术（ ）”计划的框架下一直在持续进行该产品的开发。 本产品目录内容如有更改，恕不另行通知。 许可，禁止复制本产品目录的内容。 未经
Catalog No. UBPT 2017-08BC
在 picoTAS 中用作探针光源的超连续光
fs
泵和探头
ps
ns
s
ms
s
选择时间提取瞬时吸收光谱
测量从
到
的宽时间范围
皮秒到毫秒的六个数
显示和保存光谱
picoTAS 可以测量广泛的时间范围。 它涵盖从 量级以上，能观测从形成到完全衰减的中间体。
未来展望
通过与红外或 射线区域的皮秒探针光源的组合，可以实现更宽波长区域 （能量区域）的研究。
什么是瞬态吸收光谱学picotas和传统技术有什么区别高速测量吸收吸光度变化检测和鉴定短寿命中间体可检测不发光和发光中间体追踪和分析多步复杂反应过程荧光标记光致变色光开关量子点人工光合作用光催化剂有机太阳能电池等卟啉光反应有机分子各种金属络合物二氧化钛有机器件碳纳米管等三重态电子转移电荷分离自由基的形成和消失准分子产生和湮灭能量转移等广泛的应用光化学光物理学光生物学纳米科学材料化学能源化学环境化学等fsns抽运探测技术纳秒闪光光解法picotas差距时间区域在大多数光诱导现象中中间体瞬态物质在确定反应效率和最终产物方面起着重要作用单反应循环通常涉及在不同的时间和波长区域观察到的多个中间体
瞬态吸收光谱 寿命
瞬态吸收光谱寿命全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：瞬态吸收光谱是一种分析分子或物质在短暂激发状态下的光学性质的方法。
通过测量瞬态吸收光谱，我们可以了解分子在激发状态下的电子结构、动力学等信息，这对于研究光化学反应、光催化等领域具有重要意义。
在进行瞬态吸收光谱实验时，我们通常使用飞秒激光来激发样品，然后测量样品吸收光线的变化，从而得到样品在不同时间尺度上的吸收光谱。
瞬态吸收光谱的测量通常需要高灵敏度的检测系统和精密的时间控制技术，以确保获得准确的数据。
瞬态吸收光谱的寿命是指样品从激发到基态的退激发过程所需的时间。
寿命可以提供关于激发态的动力学行为的重要信息，比如激发态的稳定性、退激发速率等。
通过测量不同时间尺度上的瞬态吸收光谱，我们可以确定样品在不同激发状态下的寿命，并进一步了解其光学性质。
瞬态吸收光谱的寿命不仅可以帮助我们研究分子在激发状态下的性质，还可以应用于很多领域。
比如在光电子学中，可以利用瞬态吸收光谱的寿命信息来设计更高效的光电器件；在光催化领域，可以通过寿命信息来控制光催化反应的速率和选择性等。
瞬态吸收光谱的寿命研究具有广泛的应用前景。
瞬态吸收光谱是一种重要的光谱分析方法，可以为我们提供分子在激发状态下的详细信息。
瞬态吸收光谱的寿命研究是该方法的一个重要组成部分，通过对样品在不同时间尺度上的吸收光谱进行测量和分析，我们可以揭示样品的激发态动力学信息，为光化学反应、光催化等领域的研究提供重要参考。
【2000字】第二篇示例：瞬态吸收光谱是一种用于研究分子体系的技术，通过在飞秒至皮秒时间尺度内测量分子的吸收光谱，可以揭示分子在激发态的动力学行为。
这种技术在化学、生物和材料科学等领域中得到广泛应用，为科学家们提供了研究分子级别事件的重要手段。
瞬态吸收光谱可以用于探测物质在激发态下的反应动力学过程，例如分子的电荷转移、构象变化、化学反应等。
通过测量物质在短暂时刻内吸收光的变化，可以获得有关分子在激发态内部结构和动力学过程的信息。
一种瞬态吸收光谱测量系统和方法[发明专利]
![一种瞬态吸收光谱测量系统和方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a4adfd044afe04a1b171decc.png)
专利名称：一种瞬态吸收光谱测量系统和方法专利类型：发明专利
发明人：吴炯桦,石将建,李一明,孟庆波
申请号：CN201910606090.1
申请日：20190705
公开号：CN110376125A
公开日：
20191025
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种瞬态吸收光谱测量系统和方法。
该系统包括光源，用于产生激光；第一分束元件，用于对激光进行分束；泵浦光产生单元和探测光产生单元，用于基于分束后的激光分别产生泵浦光和探测光；延迟单元，用于对泵浦光或探测光进行时间延迟；斩波器，用于对泵浦光进行斩波；第二分束元件，用于对泵浦光进行分束；样品架，用于放置待测样品，其中，探测光和其中一束泵浦光以入射光斑重合的方式入射到待测样品上；以及分析单元，用于接收透过待测样品的探测光信号和另一束泵浦光信号，并分析得到待测样品的瞬态吸收光谱数据。
本发明方案能实时监测泵浦光的光强变化并校正瞬态吸收信号，简单有效地减少激光抖动以及背景环境光引起的测量误差。
申请人：中国科学院物理研究所
地址：100190 北京市海淀区中关村南三街八号
国籍：CN
代理机构：北京智汇东方知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：关艳芬
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《中国炼油技术》(第四版)出版发行
120石油炼制与化工2021年第52卷to the demand,t o improve the deployment capacity of renewable energy,t o guarantee the national energy security,and to effectively reduce carbon dioxide emission.The hydrogen can be used for hydrogen energy storage,fuel gas by injection of natural gas,oil product refining or steelmaking,and fuel ce ll vehicles,etc.,which can bring economic benefits from hydrogen production using valley electricity.It is suggested that more efforts should be put to increase the research and development investment of lowcost and high-energy efficiency electrolyzer,to carry out the relevant research on pipeline hydrogen transportation,and to carry out the research on the application scheme of renewable energy hydrogen production in refining and chemical enterprises.Key Words:renewable energy；renewable power；energy storage；hydrogen production using valley power简讯乌普赛拉大学开发复合聚合物纳米颗粒用于从水和阳光中高效稳定产氢瑞典乌普赛拉大学（Uppsala university）的研究人员制备出一种光催化的复合聚合物纳米颗粒，简称聚合物点（Pdots）。
光敏剂HA光谱激发态物理特性
摘要有机功能分子在当前开发新型光电子材料和ＰＤＴ（ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃｔｈｅｒａｐｙ，简称光动力疗法）光敏剂方面是一个重要的研究热点，ＰＤＴ是当前正在深入发展的一种治疗肿瘤的高新技术，光敏药物及其与其吸收波长相匹配的激光光源和光纤传输是ＰＤＴ技术的基本要素。
随着半导体激光和光／纤技术的发展和成熟，使得光敏剂成为ＰＤＴ领域的关键问题。
Ｌ因此开发和研／丫究具有优良光敏特性的新型光敏药物具有重要意义。
ｆＨＡ分子具有高效的光敏，化单态氧性能和极强的分子内氢键，属于激发态质子转移（ＥＳＩＰＴ）型分子，具有快速互变异构等丰富的激发态特性，是优异的新一代光敏剂。
本文阐述了ＨＡ在ＰＤＴ中的应用与发展，指出该光敏剂成为ＰＤＴ的有效光敏药物需要进一步改进其水溶性，并使其吸收波长向长波方向移动。
因此，如何对ＨＡ改性，如何保持其优异的敏化特性，这需要对ＨＡ的光谱特性和激发态性质作进一步的指认，这就是本论文的基本构思。
本论文以ＨＡ的电子激发态特性为重点，通过介质微扰方法主要研究了ＨＡ在不同酸碱体系和分子筛ＭＣＭ一４１固相中的吸收和荧光光谱，对ＨＡ光谱和跃迁的机制作了新的认证；利用激射效应和瞬态光栅研究了ＨＡ的电子激发态质子转移特性：建立了单态氧的近红外光谱测量技术，为定量测量ＨＡ等光敏剂激发态敏化单态氧量子产率提供了直接而方便的方法。
ｒｆ本论文的主要工作和结果：ｌ、系统研究了ＨＡ在不同酸碱体系下的吸收和荧光光谱，对指认ＨＡ的光谱和电子跃迁的机制提供了新的依据，吸收带Ｉ产生于Ⅱ一ｎ＋跃迁，吸收带ＩＩ和ＩＩＩ产生于Ｐ—ｎ共轭所导致的Ｌ—ａ。
跃迁的电子振动结构。
荧光发射带Ｉ和ＩＩ是产生于同一跃迁机制Ｓ。
（Ｌ，ｎ。
）一Ｓ。
的正常荧光的振动结构。
２、详细研究了ＨＡ在分子筛ＭＣＭ．４１中的光谱特性，指定ＨＡ在强激光脉冲激发下产生了双光子吸收，指认长波荧光发射带为激发态质子转移荧光，结果表明只有在强光作用下才发生激发态质子转移，本结果为首次报导。
红外区瞬态吸收光谱 trir
红外区瞬态吸收光谱trir全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：红外区瞬态吸收光谱（Transient Infrared Absorption Spectroscopy, TRIR）是一种用于研究分子振动和反应动力学的强大技术。
它通过测量分子在红外区域吸收光谱的变化，可以实时观察分子在不同时间尺度下的振动和反应过程，为化学、生物、材料等领域的研究提供了重要的信息。
TRIR技术的原理是利用短脉冲激光来激发样品中的分子，然后使用红外激光来探测样品的吸收光谱。
由于短脉冲激光的时间尺度非常短，通常在飞秒（10^-15秒）至皮秒（10^-12秒）的数量级，因此可以实现对分子的快速激发和检测，从而实时观察分子在振动和反应过程中的行为。
TRIR技术在研究反应动力学方面具有重要意义。
通过测量激光脉冲之间的时间延迟，可以获得不同时间点上的红外吸收光谱，从而揭示反应过程中的中间体和过渡态的信息。
在催化反应研究中，TRIR技术可以实时监测反应物和产物的振动谱，研究反应的动力学过程，优化反应条件，提高反应选择性和效率。
除了研究反应动力学外，TRIR技术还可以用于研究分子振动结构和动力学过程。
通过测量分子在不同振动模式下的红外吸收光谱，可以揭示分子内原子的振动方式和强度，探索分子的结构和性质。
在生物领域中，TRIR技术可以用于研究蛋白质、核酸等生物分子的结构和功能，了解它们在生物过程中的作用机制。
TRIR技术还可以与其他分析技术结合，如拉曼光谱、光谱学中的二维红外光谱等，从多个角度揭示样品的信息。
通过综合利用这些技术，可以更全面地了解样品的结构、动力学和功能，为科学研究和工程应用提供更为深入的洞察。
红外区瞬态吸收光谱（TRIR）是一种强大的分析技术，具有广泛的应用前景和研究潜力。
它不仅可以用于研究反应动力学、分子结构和生物功能等方面，还可以与其他分析技术结合，为科学研究和工程应用提供重要帮助。
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，TRIR技术将在更多领域展现其重要作用，推动科学研究和技术发展的进步。
mks光谱物理
mks光谱物理
MKS Instruments, Inc. 是一家专门从事光谱物理技术的公司，其产品包括飞秒受激拉曼光谱仪（FSRS）。
这种光谱技术能够采集样品的基态和时间分辨激发态拉曼光谱，从而提供振动信息，进而提供结构信息。
FSRS通过时间排序三个脉冲在近共线的“泵浦-探测”几何结构中进行，使用窄带皮秒持续时间的拉曼泵浦脉冲与重合的宽带飞秒白光超连续脉冲在感兴趣的样品中引起拉曼散射，有效地放大拉曼频移光以增加信号。
此外，该技术还有一个可选的电子谐振脉冲，即“光化”脉冲，在拉曼脉冲之前的可变时间在感兴趣的样品中启动光物理或光化学过程。
FSRS在实验上与使用超连续谱探针的瞬态吸收光谱（TAS）非常相似，但具有高时间和光谱分辨率振动光谱的优势。
这使得FSRS成为解释和分配分子动力学以及检测“暗”分子状态方面的有力工具。
即使没有时间分辨率，FSRS的优势在于使用自发拉曼光谱很难研究的分子更容易研究受激拉曼过程的增益和对荧光的相对不敏感。
MKS Instruments, Inc. 的光谱物理技术应用广泛，包括激光雷达城市测绘、植被测绘、电力输电线路测量、海岸边界测绘等。
这些应用都受益于光谱物理技术的高效、精确和可靠的特性。
泵浦探针阿秒瞬态吸收光谱
泵浦探针阿秒瞬态吸收光谱
泵浦探针（Pump-Probe）是一种非常有效的光谱测量技术，可以用于研究物质中的快速动态过程。
它结合了两个光脉冲，一个用于“泵浦”样品，另一个用于“探针”样品。
泵浦光脉冲会激
发样品分子，引起它们发生变化，而探针光脉冲会测量这些变化。
阿秒瞬态吸收（Attosecond Transient Absorption）是一种利用
阿秒激光脉冲和瞬态吸收技术进行光谱测量的方法。
阿秒激光脉冲具有非常短暂的时间尺度（1阿秒=10^-18秒），可以用
来激发并观察样品中的超快动态过程，例如电子跃迁或分子振动。
将泵浦探针和阿秒瞬态吸收技术相结合，可以实现对物质中超快动态过程的高时空分辨率测量。
通过调节泵浦光脉冲与探针光脉冲之间的时间延迟，可以获得关于样品动态过程的时间维度信息。
通过测量探针光脉冲的吸收光谱变化，可以得到关于样品在不同时间点上的吸收特性，进而揭示样品中的超快动态过程的演化。
泵浦探针阿秒瞬态吸收光谱技术在材料科学、化学反应动力学、生物物理学等领域中得到广泛应用，为研究和理解超快过程提供了重要的实验手段。
皮肤吸收光谱测量系统设计
物理与材料学院课程设计报告专业： _____ 光电子技术科学_______ 课程：皮肤吸收光谱测量系统设计姓名： _________________班级： _________ 082 ____________ 指导教师：__________________完成日期：2011年7月12 日本文以QE6500O型光纤光谱仪为核心，设计了一套可以实现反射式吸收光谱测量的实验系统，该系统由表面反射式测量探头，丫型光纤，QE65000光纤光谱仪以及控制计算机组成，光源采用卤钨灯，实现400nm- 1000nm光谱区域表面吸收光谱测量。
本实验利用QE65000光纤光谱仪软件，实现了光谱数据的实时获取。
对于获取的光谱数据进行背景扣除可得到表面的反射光谱。
在完成标准板光谱测量后，通过计算吸收率并使用ORIGIN 软件进行处理，从而得到表面的吸收光谱曲线。
利用该系统对人的皮肤进行了测量，结果表明400nm- 700nm波段可以对人的肤色进行判定，700nm- 1000nm波段可以对人体的血液进行测定，正常人的谱线没有特殊波动。
关键词：皮肤光谱，反射光谱，血液光谱，QE65000光纤光谱仪目录摘要 (1)1绪论 (3)1.1系统理论基础 (3)1.2反射式测量系统优势 (3)1.3光谱测量技术研究现状 (4)1.4本论文的主要工作 (4)2系统介绍 (4)2.1实际测量系统设计 (4)2.2硬件系统的性能及特点 (5)3功能实现 (6)4皮肤吸收特性实验 (6)结论 (10)参考文献 (11)1绪论1.1系统理论基础物质中的原子和分子永远处于运动的状态，这种物质的内部运动，在其外部可以以辐射或吸收能量的形式（即电磁辐射）表现出来。
光谱就是按照波长顺序排列的电磁辐射或者说是一种复色光按波长顺序展开而呈现的光学现象。
通常所说的光谱仅指光学光谱。
当一束具有连续波长的光通过某一种物质时，就有一个或几个一定波长的光被吸收，光束中的一些成分便会有所减弱，当经过物质而被吸收的光束由光谱仪展开成光谱时，就得到该物质的吸收光谱。
瞬态吸收光谱计算
瞬态吸收光谱的计算主要是对瞬态物质对光吸收得到瞬态吸收光谱，并根据光谱检测瞬态物质。
另一方面是对瞬态物质的变化过程进行监测，得到吸光度随弛豫时间的拟合曲线。
如果存在ps时间内的瞬态过程，指数衰减不成立，应该改用非绝热动力学来做计算。
如果存在次级的光物理光化学过程（比如不仅有S1的瞬态吸收，S1还有一部分变成T1，T1也可以有瞬态吸收），那么还需要计
算出这些过程的速率常数，最后用速率常数做动力学模拟。
此外，具体的计算过程可能因具体物质和实验条件的不同而有所不同，需要根据具体情况进行调整和修改。
如果您需要更具体的帮助，建议您查阅相关领域的专业文献或咨询专业研究人员。
瞬态吸收光谱寿命
瞬态吸收光谱寿命
瞬态吸收光谱（也称为闪光光解）是一种泵浦-探针光谱技术，用于测量光引发激发态吸收能以及分子、材料和器件的相关寿命。
以下是瞬态吸收光谱的寿命相关介绍：
瞬态吸收光谱的寿命取决于不同的因素，如物质种类、温度、压力等。
对于某些物质，瞬态吸收光谱的寿命可能较长，例如微秒级别或更长；而对于某些能量较高的物质或激发态，其寿命可能只有纳秒级别。
具体到某些具体的物质或激发态，瞬态吸收光谱的寿命也有所不同。
例如，在某些金属氧化物中，瞬态吸收光谱的寿命可能较长，因为金属氧化物中的电子和空穴容易在缺陷处发生复合，导致较长的寿命。
而在某些有机分子中，瞬态吸收光谱的寿命可能较短，因为电子和空穴容易在分子间发生转移或与其它分子发生相互作用，导致较短的寿命。
总体而言，瞬态吸收光谱的寿命是物质内部微观结构和相互作用的反映，也是研究超快动力学过程和光化学反应的重要手段之一。
以上内容仅供参考，建议查阅关于瞬态吸收光谱的书籍或文献，获取更准确的信息。
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目标 样品
纳秒闪光光解法
富勒烯 卟啉 光反应有机分子 各种金属络合物 二氧化钛 有机 器件 碳纳米管等
学科
光化学 光物理学 光生物学 纳米科学 材料化学 能源化学 环境化学等00 nm
picoTAS 光学单元 (单色器，光学，样品室，探测器)
・ –
光学设计使色差最小化
广泛的应用
荧光标记 光致变色 光开关 量子点 人工光合作用 光催化剂 有机太阳能电池等
单重态 三重态 电子转移 电荷分离 自由基的形成和消失 准分子 产生和湮灭 能量转移等
目标 范围
现象
picoTAS 和传统技术有什么区别 ・ ・ ・
picoTAS
抽运-探测技术
差距时间区域
主要有两种常 规 瞬态 态 吸收（ ）技术 术 ，泵与探针 针 法和纳 纳 秒闪 闪光光解法。 然而，这 这些方法难 难以测 测量其中存在许 许多重 时间区域。 此外，在具有荧 荧 光或磷 要现象的 至 纳 秒的时 光的发 发光样 样品中，在许 许多情况下不能获 获得纯 纯瞬态 态吸收信号。 picoTAS 可以测 测 量宽 宽 时 间 范围 围 ，包括常 规 方法几乎 观 察 纳秒）。 此外，picoTAS 具 不到的“ 间隙时 时间区” （ 有消除荧 荧光的影响的能力，因此，无论 论荧光还 还是非荧 荧光， 都可以准确地检 检测和测 测量到现 现在无法观 观察到的中间 间体。
后视图
探针光源
模型的泵光源安装 空间
控制用电脑和 软件 安装环境
功能
瞬态吸收时间曲线自动重构，瞬态吸收光谱转换，曲线拟合（非线性最小 二乘法），文本格式数据存储 不需要光学台 在光学台上安装
选项
模型的波长可调泵光源
激发波长可以变化。
型号 泵激光器
波长范围
定制
根据客户对泵光源，探头光源，特殊形状样品，测量目 的的需要构建系统。
可以无缝测量从可见光到近红外的宽波长范围
近来，在瞬态吸收光谱学中的近红外测量是非常需要的。 由于 picoTAS 使用超连续光源作为探测光源，可以无缝覆盖从可见 光（ ）到近红外区域（
个迄今为止几乎从未研究过的“间隙时区”。
二苯甲酮在乙腈中，探针
）的宽波长范围。
获得每个波长的 瞬时吸收时间曲线
频谱功率密度
picoTAS 可以轻松测量短寿命中间体。
特征
异步操作 完全覆盖间隙时间区域 测量从 去除荧光信号 到 的宽时间范围 从可见光到近红外的宽带波长覆盖
在大多数光诱导现象中，中间体（瞬态物质）在确定反应效率和最终产物方面起着 重要作用，单反应循环通常涉及在不同的时间和波长区域观察到的多个中间体。
picoTAS可以在宽范围的时间和波长范围内观察这些中间体的光吸收。因此， picoTAS可以促进高性能材料和器件的快速反应和开发的各种研究。
ISC
Tn← T1
Sn← S1
Pump 355 nm, 25 ps 500 nm～1250 nm
1
Minimum Bin 50 ps
S1 decay
系统规格
模型 方式 时间分辨率（ ％ ％上升时间） 延迟时间分辨率 时间窗口 波长范围 自动控制 样品 光源 波长 泵光源 脉冲宽度 脉冲能量 重复率 光源 脉冲宽度 重复率 方式 随机交错脉冲串方法
第一次抽运 泵 探头 Delta光密度计算 检测信号 第二次抽运 第k次抽运 重建窗口
) 方法
Optics Letters, 41, 1498 (2016)
完全覆盖间隙时间区域
常规方法难以测量 纳秒的区域，但是 picoTAS 允许测量这
在“时空”区域，分子内和分子之间存在各种状态和过 程。 “ 激发单重态” ：许多光化学反应的初始激发态 “ 激发三重态” ：第二激发态在确定反应产物中起关键 作用 “ 自由基” ：高反应中间状态
精简小型化 不需要光学台
什么是瞬态吸收光谱学（
高速测量吸收（吸光度）变化 检测和鉴定短寿命中间体 可检测不发光和发光中间体 追踪和分析多步复杂反应过程
）・ ・ ・
瞬态吸收光谱（ ）是一种 以超高速时间分辨吸收光谱的方法。 用脉冲光诱导目标样品的高 速光反应，并观察随后的过程作为吸光度和吸收光谱的时间变化。 通过荧光寿命测量方法获得的信息，其是相同的时间分辨光谱， 通常限于反应开始时的荧光中间体（激发单峰）的信息。 在瞬态 吸收光谱的情况下，也可以获得关于非荧光中间体 中间态（短 寿命自由基，电子转移态等）的信息，并且也可以跟踪初始过程 之后的所有复杂的反应过程。
picoTAS 的泵浦光和探照灯是异步的 原理：随机交错脉冲串 (
在 方法中，在每个泵浦光照射下，由高速检测器记录泵光源和探测光的信号波 形。从这些波形计算泵脉冲之后的探针脉冲的延迟时间。通过使用具有放大器的检测 器记录通过样品透射的探测光脉冲的每个光强度，并且基于延迟时间绘制强度。当泵 光源照射被重复时，延迟时间每次都不同，因为泵光源和探头光源是异步的。这样， 在多次泵光源照射后，绘制连续的曲线。通过执行增量光密度计算，重建瞬态吸收曲 线。
picoTAS
抽运-探测技术
1600 nm
时间、波长覆盖范围
传统方法难以测量的 “差距时间区域”
光学参数发生器（ 皮秒锁模激光
）
重复率 脉冲宽度 输出能量
μJ
泵光源推荐规格
※ 请联系我司以获取上述规格的资料 ①超连续谱光源，重复频率为
脉冲能量
纳秒闪光光解法
低温液体池（
温度范围为
温度范围 结构、功能
）
控制系统 液氮层
■ 皮秒二极管激光器的单波长测量
VIS
全球解析软件
400 nm
多组分频谱分析和各种分析功能
波长
脉冲宽度
取决于光源选择，如 等
fs
ps
ns
s
ms
s
软件 分析特征 奇异值分解
– 由美国
公司制作
全球数据拟合
-ps（皮秒）模式
-ns（亚纳秒 ) 模式
寿命计算，反应机理模型的选择
■ 就通过最大限度地利用 方法和较低的重复率 超连续光源，实现消除长寿命的发光影响的瞬态吸收 系统，请联系我司。
去除荧光信号
巧妙的去除发光信号的方式，可以获得激发单重态和三重态等的准确的瞬态吸 收（ ）信号。
常规纳秒闪光光解
测量数据示例
时间分辨率比较（
模式 ）与
在常规纳秒闪光光解测定中，样品的发光常常会干扰信号。由于 picoTAS 具有
picoTAS
％上升时间）
倍的时间分辨率。 时间分辨率（ 模式 ， 荧光寿命测量值相当，因此 picoTAS 可广泛应用于许多反应，包括
荧光
被荧光覆盖的瞬态吸收（
）光谱
域内捕获小于 化）。
的变化（相当于
％的透射率变
无荧光的精确的瞬态吸收（TA）光谱 富勒烯
样品由日本大学
提供
去除picoTAS中的荧光信号
在 picoTAS 中使用的 方法中，
τ
≃
通过在每个探针脉冲信号上升之前 拾取信号强度，并对一系列脉冲序 列数据集重复此过程，可以重建包 括诸如荧光和磷光等发光的基线曲 线。 通过从单独的探针脉冲序列数 据中减去基线曲线，然后拾取探测 光强度，可以获得去除发射信号的 纯瞬态吸收（ ）信号。
VIS
模型
时间和波长的覆盖范围
・双光束光学系统
纠正光源的波动
薄膜样品的高激发效率
・自动快门（泵，探头） ・探头灯自动平衡机制
专用示波器
400 nm
・ 溶液池、薄膜架 ・斜入射布置泵光学系统
800 nm
ps
ns
μs
ms
s
皮秒 模型
光子晶体纤维
亚纳秒 模型
探头光源
高重复超连续白光源
泵光源
模型 脉冲宽度
或者 模型 脉冲宽度
皮 秒 瞬 态 吸 收 光 谱 系 统
picoTAS
与日本大学，大阪大学和明治大学在日本科技厅“ 开发高级测量和分析的系统 和技术（ ）”计划的框架下一直在持续进行该产品的开发。 本产品目录内容如有更改，恕不另行通知。 许可，禁止复制本产品目录的内容。 未经
Catalog No. UBPT 2017-08BC
1
态， 和三重态的光谱。 此外，可以观察到具有微秒寿命的三 重态的完全衰减曲线。
富勒烯是有机薄膜太阳能电池的电子受体富有希望的材料，其系 ）已知〜 ，因此难以通过泵和探针和 间跨越的时间常数（ 纳秒闪光测量这种有吸引力的试剂的瞬态吸收（ ）。 通过使用 picoTAS ，可以从可见光到红外波长区域清楚地观察到激发单重
光学单元的尺寸
顶视图
〜 〜 波长扫描，光强调整，快门控制 ），薄膜 溶液（光路长度为 激光器 皮秒模式锁定激光 和 或 和 或 和 或 μJ （可变） 皮秒超连续光源 （取决于波长） ± μJ
模型的泵光源安装空 间
分别需要探头光源，控制电脑和示波器的安装空间。 型号还需要泵浦光源的安装空间。
被动
正视图
差距时间区域
泵和探头
picoTAS
纳秒闪光光解（nsFP） 差距时间区域
激发单重态
picoTAS 可观察到的 现象举例
Wave length
频谱功率密度
系统交(ISC) 激发三重态
自由基、能量转移、电子转移等
源在从可见光到近红外区域的宽波长范围 内发光。 虽然其光强度具有波长依赖性， 但是 picoTAS 可以自动调节进入探测器 的光强度。
picoTAS 具有比常规纳秒闪光光解系统高
picoTAS
非荧光样品。
picoTAS
picoTAS
模式 纳秒闪光光解的典型数据 ～
荧光
观察钯卟啉的高速系统交叉（