Рефераты по Физике

Применение лазера

Страница 11

Флуоресцентная спектроскопия

Вообще говоря, люминесценцией называется процесс испускания электромагнитного излучения веществом после того, как вещество поглотило энергию источника света. Люминесценция называется флуоресценцией, если временная задержка между возбуждением и излучением порядка 10 нс. Лазерно индуцированная флуоресценция может быть использована в большом количестве приложений, включая качественные и количественные измерения концентрации молекул в образцах, и создание диаграмм энергетических уровней. Изучение флуоресценции обычно производится при помощи перестраиваемых лазеров непрерывного излучения. Перестраиваемость лазеров на красителях или лазеров на титан-сапфире с удвоением частоты расширяет экспериментальные возможности изучения непрерывной флуоресценции. Для изучения широкополосной флуоресценции в твердых и жидких образцах обычно удобны ширины линий от2 до 400 ГГц ДЛя изучения флуоресценции в полупроводниках, полимерах и т.п. хорошо подходят такие непрерывные перестраиваемые системы как модель 599 (лазер на красителях со стоячей волной), модель 890 (титан-сапфировый лазер), модель 899-LC (титан-сапфировый лазер) и широкополосный кольцевой лазер модели 899-01 (доступен на титан-сапфире и на красителях). Для экспериментов по флуоресцентной спектроскопии в газовой фазе наиболее важным параметром является ширина линии. Для надежных исследований с высоким разрешением, которые требуют ширины линии меньше 10 МГц при высокой выходной мощности, Coherent разработал 899 серию кольцевых лазеров, работающих на красителях и титан-сапфире. Такие модели, как 899-05, 899-21, 899-29 и MBR-110 могут надежно работать в течении длительных периодов времени с шириной линии до 100 кГц. Кольцевые лазеры серии 899 в сочетании с удвоителем частоты способны покрывать спектральный диапазон от 225 нм до 1 микрона. Важным вкладом в развитие флуоресцентной спектроскопии явилась разработка ультрабыстрых лазеров, способных производить пикосекундные и фемтосекундные импульсы для флуоресцентной спектроскопии с временным разрешением. Такие лазеры как Mira Optima 900 позволили производить возбуждение вещества за время, много меньшее времени жизни возбужденного состояния. http://sportcity74.ru/ из какой ткани шьют плавки и Купальники для плавания.

Молекулярная спектроскопия

Основная цель молекулярной спектроскопии - это определение уровней энергии молекулы и вероятностей переходов. До изобретения лазеров, селективное возбуждение одноатомных уровней производилось излучением атомных резонансных линий в лампах с полым катодом. В этом случае, только совпадения между атомными резонансными линиями и молекулярными переходами могли использоваться. Молекулярные лампы излучали большое количество линий и были неэффективны для селективного возбуждения. Узкополосные кольцевые лазеры серии 899 могут быть настроены на любой молекулярный (и атомный) переход в пределах их диапазона перестройки. Селективное возбуждение может быть осуществлено только если соседние линии поглощения не перекрываются в пределах их допплеровской ширины. В атомной спектроскопии это условие обычно легко достижимо. В молекулярной спектроскопии, гораздо более сложные спектры поглощения приводят к перекрытию линий, и лазер может возбудить несколько линий. Чтобы избежать этого, используется "бездопплеровская" спектроскопия, позволяющая возбуждать отдельные линии. Для наиболее высокого разрешения подходят кольцевые лазеры серии 899, в том числе 899-05 (пассивно-стабилизированный, сканирующий одночастотный кольцевой лазер), 899-21 (активно-стабилизированный, сканирующий одночастотный кольцевой лазер) и система 899-29 Autoscan II. Эти системы работают как на красителях, так и на титан-сапфире, с целью максимального расширения диапазона перестройки. Кроме того, эти системы могут сканироваться. Лазеры 899-05 и 899-21 обладают диапазонами сканирования до 20-30 ГГц, тогда как система 899-29 Autoscan II сканируется по всему диапазону перестройки. Одночастотный титан-сапфировый лазер MBR-110 обладает уникальной системой стабилизации, которая позволяет достичь исключительно узкой линии излучения при широких диапазонах перестройки с сканирования.

Рамановская спектроскопия

Рамановское или вынужденное комбинационное рассеяние - это одна из наиболее эффективных методик вибрационной спектроскопии для исследования твердых, жидких и газообразных образцов. Комбинационное рассеяние возникает при облучении образца. когда небольшая часть рассеянного излучения испытывает сдвиги по частоте, соответствующие колебательным переходам в образце. Рамановские сигналы гораздо слабее, чем падающее излучение, и их трудно измерить. Если лазерный источник настроен на электронный переход в образце, резонансные эффекты усиливают рамановское рассеяние на несколько порядков. Резонансная рамановская спектроскопия очень эффективна для таких приложений, как качественный анализ и определение молекулярной структуры образцов, обладающих электронными переходами в видимом диапазоне спектра. Наиболее распространенный лазерный источник - это лазер на красителях, поскольку стандартный набор красителей обычно покрывает диапазон от 375 до 1050 нм. Для широкополосных приложений, таких как резонансная рамановская спектроскопия, лазер с линейным резонатором модели 599 обеспечивает удачную комбинацию надежности и простоты в обращении с широким диапазоном перестройки, высокой выходной мощностью и пространственной модой TEM 00 . Ионные лазеры Innova 300C и Innova Sabre на аргоне и криптоне также хорошо подходят для рамановских экспериментов в видимом диапазоне спектра. Титанат сапфира (Ti:S) хорошо подходит для экспериментов по рамановской спектроскопии там, где требуется большая длина волны возбуждения, из-за возникновения флуоресценции в видимом диапазоне. Активная среда на основе титан-сапфира популярна по нескольким причинам - широкий диапазон перестройки, высокий коэффициент преобразования и возможность работы как в непрерывном режиме, так и в режиме синхронизации мод. Модель 890 является титан-сапфировым лазером непрерывного излучения, который перестраивается в диапазоне от 690 нм до 1000 нм. Для работы в режиме синхронизации мод в том же спектральном диапазоне, фирма Coherent предлагает пикосекундный осциллятор Mira Optima 900 P. Ультрафиолетовая (УФ) резонансная рамановская спектроскопия - эффективный инструмент для изучения молекулярной структуры, кинетики и динамики возбужденных состояний. Особенно много приложений она находит в области исследования биологических систем. Лазер Azure, непрерывный источник излучения на четвертой гармонике Nd:YAG (266 нм) полезен для развивающихся новых приложений, требующих стабильного и мощного УФ излучения. Другие непрерывные источники УФ диапазона включают лазеры на ионах аргона серии Innova с удвоением частоты. Импульсные лазеры с высокой пиковой мощностью позволяют легко достигнуть УФ диапазона путем эффективной генерации гармоник. Недавно разработанные перестраиваемые источники УФ-диапазона также используются в экспериментах, где мощность Nd:YAG лазеров оказывается слишком высокой. Гармоники пикосекундного лазера на титан-сапфире с синхронизацией мод Mira Optima 900 P могут быть использованы для проведения подобных экспериментов в области резонансной рамановской спектроскопии. Для возбуждения на фиксированной длине волны при помощи непрерывного излучения, Coherent предлагает широкий выбор лазеров в голубой (Sapphire™), зеленой (Compass 215/315/415) и инфракрасной (Compass 1064) области спектра.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18