Применение лазера
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.
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