不同气压背景下激光烧蚀Al靶的发射光谱

激光与物质的相互作用除了与激光的特性和材料的性能相关之外,还与背景有着密切的联系.不同的气氛对激光与物质的相互作用过程带来很大的影响.本文采用时间和空间分辨谱技术,对不同气压下激光辐照Al靶的等离子体羽发射过程进行了研究,测量了不同气压下出射粒子的飞行速度,对等离子体羽产生和膨胀的机制进行了讨论.1 实验由Q开关Nd:YAG激光器(Spectra quanta ray DCR-3)发出的1.06μm,10ns的脉冲激光经由3个棱镜组成的延迟光路之后,由石英透镜(f=6.3cm)会聚在真空室中的Al靶表面上,由激光器输出的Q开关同步脉冲信号通过快速脉冲延迟器延迟后,同时触发脉宽为5ns的快速脉冲发生器和光学多道分析仪(PARC OMAⅢ)的数据采集系统,快速脉冲发生器发出了-200V高压脉冲使OMA的光电探头选通5ns的曝光时间,从而可获得高分辨率的光谱信息,调节快速脉冲延迟器的时间延迟,可摄取不同时刻的时间分辨光谱.一组柱面透镜把距靶表面一定距离处的光谱成像在谱仪的狭缝上,经谱仪色散后被探头接收.然后送到OMA的数据采集系统进行数据采集和处理.样品Al经抛光后使用,其纯度为99.999%.     

华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室

<正>华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室瞄准国际最新科学前沿和关键科学技术,以及国家重大战略应用需求,不断突破时间、频率和空间现有测量精度极限,实现高精度、高分辨、高灵敏的光谱测量与应用。实验室致力于探索研究光与原子分子相互作用的新机制、新效应,发展光场时频精密控制与测量的新方法、新技术,开拓精密光谱和精密测量在航空航天、国家安全、国防建设等方面的重大应用,并将科学前沿问     

类锂硅离子X射线激光时空特性

近年来,X射线激光研究取得了重大进展。在我们以前的工作中,利用具有空间分辨能力的光谱诊断技术,成功地观察到类锂硅离子5f-3d(88.84 )、5d-3p(87.28 )、6f-3d(75.83 )、6d-3p(74.64 )四条谱线显著的激光放大现象。本文报道我们进一步对这四条谱线产生放大的动力学过程的研究。我们发展了一种同时具有时间和空间分辨能力的光谱诊断技术,首次测量了上面四条激光线发射的时空特性,进一步从实验上证实了所观察到的X射线激光是三体复合泵浦产生的。实验是在中国科学院上海光学精密机械研究所LF12激光装置上进行的。从激光装置     

高光谱遥感--给人类配上一副神眼

人们通过各种手段来了解我们居住的地球,探索太空。而遥感是这种探索最重要的手段。80年代起遥感领域最重要的发展之一就是高光谱遥感的兴起,至对年代已成为国际遥感技术研究的热门课题,到下一世纪高光谱遥感将成为光电遥感的最主要手段。高光谱遥感技术将传统遥感的成像技术和物理中的光谱分析技术有机地结合在一起,在探测物体空间特征的同时对每个空间象元色散形成几十个或几百个波长带宽为10-20毫微米左右连续的光谱波段。这样,在传统的二维遥感的基础上增加了光谱维,形成了一种独特的三维遥感。对大量的地球表面物质的光谱测量表…     

关节软骨和骨关节炎的傅里叶变换红外光谱学显微成像研究进展

傅里叶变换红外光谱学显微成像(FTIRI)将傅里叶变换红外光谱测量和微区成像技术有机结合起来,同时采集样品的分子光谱和表面形貌信息,可以获得样品空间各微区位置的组成和分子结构信息.本文简述了该成像系统的构成、特点和工作原理,介绍了FTIRI在生物医学/光学领域新开辟的关节软骨光谱成像.重点介绍了该技术用于研究正常关节软骨和骨关节炎软骨所取得的代表性成果和进展,分析了部分局限性及其在该领域的未来发展前景.     

用于不稳定原子核研究的共线激光谱仪研制进展

不稳定原子核的基本性质是研究核结构的重要探针之一,有助于我们理解丰中子/丰质子核中出现的新奇物理现象,也是检验和发展核理论模型的重要依据.利用精密激光谱学技术测量核外电子的超精细结构光谱,可以精确提取不稳定原子核基态和长寿命同核异能态的自旋、磁矩、电四极矩和电荷半径等多个基本性质.本文简单介绍了国际上激光谱学技术的发展现状和超精细结构光谱的测量原理.在此基础上,详细介绍了在我国研制的基于荧光探测的共线激光谱系统及近期的优化升级现状.通过测量Ti原子和Ca离子的高分辨共振谱,有效验证了共线激光谱设备的整体性能.最后,结合我国现有和发展中放射性核束装置的物理目标,提出进一步优化升级激光谱技术,提高其分辨率和灵敏度,并用于不稳定核研究的计划.     

初始晶硅多层薄膜光电响应及载流子输运特性

采用等离子体化学气相沉积技术, 通过交替改变H₂流量, 制备了多层结构的氢化初始晶硅薄膜, 利用拉曼(Raman)散射、傅里叶变换红外(FTIR)透射光谱和光电流谱等技术研究了薄膜的微观结构和光电响应特性. 微观结构分析揭示, 薄膜呈现为由纳米晶硅和非晶硅两相组成的初始晶硅结构, 薄膜光学带隙随晶化度提高逐渐降低. 光电流谱的结果显示, 纳米硅晶粒对薄膜内部光生载流子的空间分离可有效降低其非辐射复合几率, 导致薄膜光电响应峰值随晶化度的提高向短波方向移动, 然而纳米硅晶粒界面缺陷对载流子的空间限制使薄膜长波谱段的光电响应显著降低. 外加偏压下, 观察到350~1000 nm范围的光电响应, 表明外加偏压可促进光生载流子的有效收集. 分析表明, 纳米硅晶粒内部电子-空穴对的空间分离及界面载流子激发的共同作用, 导致薄膜光电响应及外量子效率大幅增加和峰位的红移. 实验结果为初始晶硅高效太阳电池的载流子输运控制提供了基础数据.     

阿秒光源在材料领域的应用

21世纪以来,阿秒(attosecond, 1 as=10–18s)技术从诞生逐渐走向快速发展,为我们带来了前所未有的时间分辨(time-resolved)探测能力.以往飞秒(1 fs=10–15s)泵浦-探测(pump-probe)超快光谱技术被广泛应用于材料的超快动力学研究,其脉宽和光子能量可以很好地研究由外层电子决定的材料物性.阿秒技术的出现使我们有可能研究更快的物理过程以及由内层电子决定的物性.本文介绍阿秒瞬态吸收谱(attosecond transient absorption spectroscopy)、阿秒时间分辨角分辨光电子能谱(attosecond time-resolved angular-resolved photoelectron spectroscopy)和中红外超快光谱(mid-infrared ultrafast spectroscopy)等三种超快泵浦-探测技术及其在材料领域的典型应用实例,并对阿秒光源在材料领域的应用前景进行展望.     

软X射线12分幅相机研制进展

惯性约束聚变过程发生在纳秒时间范围内,对等离子体不稳定性和爆聚不对称性研究需要测量等离子体温度和密度两维空间分布及其随时间的变化过程,为此发展了X射线皮秒分幅技术.分幅相机一般采用扫描技术分幅和微带线结构的门控MCP(微通道板)技术分幅,由于扫描型分幅相机技术指标已接近极限(空间分辨3～6lp/mm,动态范围 20～30),最近国际上研     

光热偏转光谱及其应用

1980年,博克拉(Boccara)等人首次提出光热偏转光谱(Photothermal deflection spectroscopy)的超灵敏吸收技术,开扩了新的光谱途径。由于该技术具有灵敏度高、设备简单、适应性强等特点,受到有关学者普遍关注,并获得了较快的发展。目前已应用于物质材料、电化学和分析化学等许多领域中,有关学者将其与红外光谱、薄层色谱等一些常规技术结合,取得了超灵敏的检测结果。此外,光热偏转光谱可以不用样品池进行现场测量,也可以进行遥测和无损检测。这些优良的特性,显示出光热偏转光谱作为一门新兴技术的生命力。本文根据光热偏转光谱近年来的发展,对该项技术在化学各个领域中的应用情况加以评述,并简要介绍该技术的原理和光谱特性。     

NO2无Doppler增宽的磁场调制激光光谱

在可见光波段利用饱和吸收高分辨激光光谱方法可以获得无Doppler增宽的分子光谱线,从而得到分子基态和激发态的许多精细量子结构的信息,作为一些应用的重要依据.对某些谱线非常密集的分子来说,实现高分辨测量是有一定难度的.NO_2分子就是一个例子,虽然它是简单三原子分子,但是它在可见光波段时X~2A_1→A~2B_1电子跃迁谱带却非常复杂,原因是相邻电子态之间的相互微扰,使得谱密度很高,谱线重叠十分严重.由于谱线过于拥挤,在进行高分辨光谱测量时,如果没有足够高的信噪比,就无法将饱和Lamb凹陷从背景中提取出来.这也是迄今为止没有能在密封吸收池中对NO_2分子的可见光谱线实现无Doppler     

新型差分速度调制激光光谱技术

报道新型差分速度调制激光光谱技术的实验研究工作.利用这种新型差分速度调制激光光谱技术,测量了N+2A2ΠuΣ+g(2,0)带的跃迁谱线,得到的谱线信噪比超过500∶1,较非差分速度调制光谱技术提高60倍左右.利用这套光谱仪,观测到了CS+A2Π3/2-X2Σ+(1,0)带的高分辨电子吸收光谱,表明这种激光光谱技术在探测分子离子方面有着广阔的应用前景.     

脉冲极谱

极谱问世已55年,发展较快,应用日趋广泛。随着科学技术的不断发展,对分析化学进一步提出了快速灵敏测定的要求。各种仪器分析方法都得到较大的发展,普通极谱已不能适应发展的需要,如何提高极谱法的灵敏度并扩大其应用一直是极谱法发展的重要方向,于是相继发展了一些新型的快速灵敏的极谱方法和技术,如溶出法和示波极谱、交流极谱、方波极谱、射频极谱、脉冲极谱等。     

ZnS-ZnSe应变层超晶格远红外反射谱研究

Ⅱ—Ⅵ族宽禁带化合物超晶格是最有潜力的制做短波长光电器件的半导体材料.ZnS-ZnSe、ZnSe-ZnTe应变层超晶格由于每层中含有较大的应力,因此有许多特殊的性质,已有许多人用Raman光谱法、光致荧光法研究这种超晶格.我们用远红外反射光谱方法研究这种超晶格材料的声子模.这种方法不仅可以方便地通过声子模的测量来检测微结构的质     

光系统Ⅱ反应中心D1/D2/cyt b559蛋白复合物的纳秒时间分辨光谱研究

光合作用是地球上最重要的化学反应.揭示光合作用的奥秘,对解决人类面临的能源、粮食、环境保护等问题十分重要.高等植物光系统Ⅱ可分解水,因此对其机理的研究就显得十分重要,而对光系统Ⅱ反应中心机理的研究,有助于人们深入理解光合作用的原初机理.为此,近些年来人们采用各种时间分辨光谱技术对光系统Ⅱ反应中心D1/D2/cyt b559蛋白复合物的电荷分离及复合过程进行了广泛细致的研究.但因此体系衰变组分较多,光谱重叠严重,所以对各成分的归属意见不一.为此,本文采用纳秒时间分辨光谱技术及光谱解叠方法对D1/D2/cyt b559的电荷复合过程进行了研究.     

光系统Ⅱ反应中心D1/D2/cyt b559蛋白复合物的纳秒时间分辨光谱研究

<正>光合作用是地球上最重要的化学反应.揭示光合作用的奥秘,对解决人类面临的能源、粮食、环境保护等问题十分重要.高等植物光系统Ⅱ可分解水,因此对其机理的研究就显得十分重要,而对光系统Ⅱ反应中心机理的研究,有助于人们深入理解光合作用的原初机理.为此,近些年来人们采用各种时间分辨光谱技术对光系统Ⅱ反应中心D1/D2/cyt b559蛋白复合物的电荷分离及复合过程进行了广泛细致的研究.但因此体系衰变组分较多,光谱重叠严重,所以对各成分的归属意见不一.为此,本文采用纳秒时间分辨光谱技术及光谱解叠方法对D1/D2/cyt b559的电荷复合过程进行了研究.     

基于正交基光谱的大数据新型快速比对算法的构建

基于光谱分析快速、简便的优点,利用光谱标准谱库与未知样品光谱图进行比对,是未知样品定性分析的重要手段.随着"大数据时代"的来临,互联网的发展使得全球各存储端的光谱数据库都可以调用,数据量显著增加,这给需要进行逐一比对的传统方法的分析速度带来了巨大压力.本文就此问题进行探讨,提出一种基于正交基光谱的新型比对算法,用于大数据背景下的光谱快速比对.该方法基于不同结构化合物具有典型特征光谱这一基本化学规律,通过提取各类化合物有代表性的特征光谱信息构建正交基光谱,称为基谱,利用基谱与未知样品谱图进行比对,参照提出的判断原则综合比较以得到正确的比对结果.构建的基谱具有明确的化学意义,表征了其对应光谱的特征光谱信息.同时,由于基谱具有正交性,原始光谱的特征不能在其对应的基谱中完全体现出来,但可以利用基谱进行构建,不丢失有用信息.以标准拉曼光谱数据库Aldrich Raman库为例进行方法验证,完成了5种烃类化合物的比对,正判率为93.94%.本方法可以进一步应用于其他结构(如不同取代基数目)化合物的细分比对,并有望推广到其他光谱数据库.     

一阶自相关法测量飞秒激光脉冲时间宽度

在飞秒(fs)激光技术研究过程中,激光脉冲时间宽度的测量是不可缺少的.通常用二次谐波自相关法间接测量激光的脉宽,在脉宽为几十飞秒量级时,所用的倍频晶体和聚焦透镜必须非常薄,否则会引起飞秒脉冲的展宽.且当脉宽为几飞秒时,必须使用干涉测量法(如测量6fs),但所使用的倍频晶体KDP的厚度为32μm,这么薄的晶体,其加工的难度可想而知.本文实现了用一阶相关法(即线性相关法)测量飞秒脉冲时间宽度,其中相关仪的控制及实验数据的采集均由计算机完成,其时间分辨率达0.3fs.当被测的激光脉冲中心波长位于那些难以找到信频等非线性光学晶体的光谱区时,一阶相关法就更是必不可少.     

高重复频率被动锁模的掺Er光纤激光器

为满足现代众多科学应用领域对低时域抖动、高重复频率飞秒光纤激光器的需求, 在实验基础上解决了若干技术难点, 并利用非线性偏振旋转(NPR)锁模原理, 成功得到了重复频率在100 MHz以上自由运转被动锁模的掺Er飞秒光纤激光器. 激光器输出脉冲的重复频率为101.94 MHz, 输出平均功率34 mW, 光谱谱宽25 nm, 傅里叶变换受限输出脉冲宽度为105 fs.     

线聚焦激光辐照栅状结构靶的发射特性

近年来,世界范围内X射线激光研究在多方面取得了较大进展,引起人们广泛的注意,特别是,其中有关提高具有潜在实用价值的复合泵浦X射线激光的增益长度积(GL值)的研究是最活跃的前沿课题之一.采用新的靶型以加速冷却是一种可能的有效途径.此外,对不同结构的靶型,等离子体不均匀性的平滑和增长是大家关注的焦点问题.本文报道了线聚焦1.05μm激光辐照具有空间周期刻槽结构的栅状靶所产生等离子体的发射特性的实验研究结果.文中从空间和时间分辨的线状等离子体轴向和侧向软X射线光谱测量,空间分辨的电子温度和电子密度诊断,以及等离子体二次谐波发射测量等角度研究了栅状结构靶与激光相互作用的物理过程.通过与平面靶比较,实验观察到若干可能的激光跃迁的轴向发射增强等重要现象,表明采用这种结构的靶将可能提高复合X射线激光的增益.