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激光闪光光解(纳秒瞬态吸收)、激光诱导荧光(LIF)系统

2025年03月11日 11:44 来源:东谱科技(广州)有限责任公司

激光闪光光解(纳秒瞬态吸收)、激光诱导荧光(LIF)系统


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背景介绍

在光化学、光物理及光催化研究领域,材料的激发态寿命、能量转移与电子传递过程是决定其性能的核心因素。传统瞬态吸收光谱技术存在时间分辨率不足、灵敏度低等问题,难以精准捕捉纳秒至毫秒时间尺度的动态过程,尤其对于弱信号体系(如薄膜材料、低浓度溶液等)的分析存在显著挑战。

东谱科技基于多年光电谱学技术积累,推出NanoFly激光闪光光解系统,集成纳秒瞬态吸收(TAS)与激光诱导荧光(LIF)功能,突破传统设备的性能限制。该系统凭借高时间分辨率、宽光谱覆盖及灵活的增益调控技术,为发光材料、光伏材料、光催化材料及能量上转换材料的激发态动力学研究提供高精度、高效率的测试解决方案,助力科研与产业深入探索光物理与光化学机制。

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技术名词介绍

1. 瞬态吸收(TransientAbsorption,TA)

定义:瞬态吸收是指材料在光激发后短时间内(纳秒至毫秒尺度)产生的吸收特性变化。通过监测激发态粒子数变化引起的吸收信号差异,可解析光生载流子的动力学行为,如复合、能量转移等过程。

测试原理:使用脉冲激光激发样品,随后用探测光(通常为宽谱白光)照射样品,测量激发态粒子数变化引起的吸收光谱变化。通过记录不同时间点的吸收光谱,获得激发态物种的动力学信息。

2. 瞬态吸收光谱仪(TransientAbsorptionSpectrometer,TAS)

定义:一种用于测量瞬态吸收信号的仪器,通过脉冲激光激发样品并探测其瞬态吸收光谱的时间演化,广泛应用于光化学、光催化等领域,揭示材料激发态动力学特性。

测试原理:系统由脉冲激光器、探测光源、光谱仪和探测器组成。脉冲激光激发样品后,探测光通过样品并被光谱仪记录,通过时间分辨的方式获取瞬态吸收光谱的变化。

3. 激光闪光光解(LaserFlashPhotolysis,LFP)

定义:利用短脉冲激光激发样品,通过探测瞬态吸收或荧光信号的变化,研究光激发态物种的生成、衰变及反应动力学的实验技术。

测试原理:脉冲激光激发样品后,样品中的分子或材料被激发到激发态,随后通过瞬态吸收或荧光信号的变化,实时监测激发态物种的动力学行为。

4. 激光光解(LaserPhotolysis)

定义:广义上指利用激光诱导样品发生光解离或光化学反应的过程,狭义常与“激光闪光光解”互换,特指通过瞬态光谱技术研究光解产物的动力学行为。

测试原理:通过高能量脉冲激光照射样品,诱导样品中的化学键断裂或光化学反应,随后通过瞬态吸收或荧光信号监测光解产物的生成与衰变过程。

5. 激光诱导荧光(LaserInducedFluorescence,LIF)

定义:通过激光激发样品产生荧光,探测其强度和时间分辨信号的技术,用于表征激发态辐射跃迁寿命、荧光量子产率及非辐射猝灭效应。

测试原理:使用脉冲激光激发样品,样品中的分子被激发到激发态后,通过辐射跃迁回到基态并发射荧光。通过探测荧光信号的时间演化,获得激发态的辐射跃迁特性。

6. 纳秒瞬态吸收(NanosecondTransientAbsorption)

定义:时间分辨率为纳秒级的瞬态吸收技术,适用于研究光生载流子在纳秒至毫秒时间尺度内的动力学行为,如钙钛矿薄膜中的载流子复合过程。

测试原理:使用纳秒级脉冲激光激发样品,随后用探测光照射样品,通过时间分辨的方式记录吸收光谱的变化,解析纳秒至毫秒时间尺度的动力学过程。

7. 超快吸收光谱(UltrafastAbsorptionSpectroscopy)

定义:时间分辨率达飞秒至皮秒量级的瞬态吸收技术,用于探测超快光物理过程(如电子声子耦合、激子形成等),需搭配飞秒激光系统实现。

测试原理:使用飞秒或皮秒级脉冲激光激发样品,随后用探测光照射样品,通过时间分辨的方式记录吸收光谱的变化,解析飞秒至皮秒时间尺度的超快动力学过程。

8. 瞬态吸收光谱(TransientAbsorptionSpectroscopy,TAS)

定义:通过记录样品在光激发后不同时间点的吸收光谱变化,获取激发态物种的动力学信息,是瞬态吸收技术的核心分析方法。

测试原理:脉冲激光激发样品后,探测光通过样品并被光谱仪记录,通过时间分辨的方式获取瞬态吸收光谱的变化,解析激发态物种的动力学行为。

9. 超快光谱(UltrafastSpectroscopy)

定义:泛指时间分辨率在飞秒至纳秒范围内的光谱技术,包括超快吸收光谱、时间分辨荧光等,用于研究超快光物理与光化学过程。

测试原理:使用飞秒或皮秒级脉冲激光激发样品,随后用探测光照射样品,通过时间分辨的方式记录光谱的变化,解析飞秒至纳秒时间尺度的超快动力学过程。

10. EOS纳秒瞬态(EOSNanosecondTransient)

定义:一种基于电光采样的高精度纳秒瞬态检测技术,可提升信号采集的时间分辨率与灵敏度,适用于复杂体系的动力学分析。

测试原理:通过电光采样技术,将纳秒级瞬态信号转换为电信号,利用高精度探测器记录信号的时间演化,提升时间分辨率与灵敏度,适用于复杂体系的动力学分析。


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设备介绍


(一)原理

激光闪光光解系统(纳秒瞬态吸收)NanoFly/激光诱导荧光(LIF)系统能够测量纳秒至毫秒时域的瞬态吸收光谱信号,包括瞬态吸收谱TAS和激光诱导荧光LIF。用于发光材料、光伏材料、光催化材料等的光化学、光物理、光催化等过程中的激发态寿命、能量转移、电子传递的表征。

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NanoFly系统基于激光闪光光解技术,通过脉冲激光激发样品并探测其瞬态吸收或荧光信号的变化,实时解析光生载流子的动力学行为。结合激光诱导荧光(LIF)功能,可同步获取材料激发态的辐射跃迁特性,全面揭示非平衡态载流子的弛豫、复合及能量转移路径。

(二)技术特点

NanoFly激光闪光光解系统具备1 ns时间分辨率和10ns–100ms时间范围,精准捕捉纳秒至毫秒级瞬态过程;支持透射式与反射式光路,适配薄膜、粉末、液体等多种样品形态;集成光电倍增管与SenGaining技术,可检测低至10-5 OD的微弱信号;波长范围覆盖250–900 nm,满足紫外-可见-近红外区域的瞬态分析需求;配备全自动数据采集与分析软件,一键生成瞬态动力学曲线及多参数拟合报告,操作智能化。

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(三)技术优势

1. 高灵敏度和低噪声:通过动态基线校正技术与低噪声电子设计以及高灵敏度的检测器,有效消除环境干扰,确保到微弱的光信号的检测。

2. 多维动态分析:支持激光能量(0.1–100μJ)、重复频率(1Hz–10kHz)、温度(80K–400K)等多变量协同调控,实时获取激发态寿命随外界条件的动态响应。

3. 广泛的应用领域:广泛应用于光化学、光物理、光催化等过程中的激发态寿命、能量转移、电子传递的表征,以及发光材料、光伏材料、光催化材料以及能量上转换材料等领域的研究。

4. 智能化操作:提供智能的测试方案,协助客户以最短的时间高效地完成测试,测试过程实时呈现给客户,实现“一键开机、一次装载、全局测量、实时交互”的操作理念。

(四)系统特点及功能参数

系统特点:

NanoFly系统支持瞬态吸收谱(TAS,实时监测光生载流子的吸收衰减动力学,解析复合机制与缺陷态影响;同时具备激光诱导荧光(LIF功能,同步获取激发态辐射跃迁寿命,定量分析荧光量子产率与猝灭效应;支持原位变温测试,温度范围覆盖液氮(78K)至高温(400K),研究温度依赖的载流子输运行为;其采用多通道信号平均技术,显著提升信噪比,适用于超低浓度样品的长时程动力学追踪。

核心功能参数:

时间分辨率1ns

时间范围10ns–100ms

波长范围250–900nm

检测灵敏度≤10^5OD(SenGaining技术加持)

激光脉冲宽度5–8ns(可定制飞秒级扩展)

重复频率1Hz–10kHz(可调)

样品兼容性薄膜、粉末、液体、气溶胶




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