Spektrometr do fotolizy błyskowej nazywany również spektrometrem do absorpcji przejściowej służy do badania przejść (transjentów) pomiędzy stanami kwantowymi próbek.
Próbka w stanie podstawowym jest energetyzowana do stanu wzbudzonego przy pomocy silnego impulsu laserowego i zaraz po wzbudzeniu spontanicznie deekscytuje z powrotem do stanu podstawowego. Impuls ten może indukować krótkotrwałe stany pośrednie, takie jak elektrony na wyższych poziomach energetycznych, rodniki czy jony.
Proces deekscytacji jest monitorowany przez jednoczesny pomiar absorpcji światła białego dla próbek cieczowych bądź odbicia światła białego dla próbek stałych.Próbki stałe mogą być umieszczone w elektrolicie a potencjał ich polaryzacji może być dobierany podczas pomiaru.
Spektrometr posiada również funkcję pomiaru fluorescencji i fosforescencji próbki wzbudzonej impulsem laserowym.
Dzięki rozszerzeniu Elektrochemicznemu możliwe jest badanie próbek stałych zanurzonych w elektrolicie. Podczas eksperymentu można zastosować dodatkowy potencjał polaryzacji, co stanowi dodatkowy parametr kontrolny i zwiększa elastyczność badań.
Jeśli dodatkowo zostanie użyty Analogowy Potencjostat, możliwe jest śledzenie zmian natężenia prądu płynącego między próbką a elektrolitem w skali czasowej pojedynczego impulsu laserowego!
Obsługa urządzenia jest intuicyjna dzięki w pełni zautomatyzowanym procedurom eksperymentalnym dostępnym w oprogramowaniu.
Wielkości mierzone przez urządzenie:
- Widmo transmisyjno/absropcyjne lub odbiciowe próbki
- Widmo emisyjne fluorescencji próbki
- Czas trwania stanów wzbudzonych w próbce generowanych przez impuls laserowy
- Natężenie wiązki lasera na wejściu oraz wyjściu komory próbek
- Charakterystyka I-V próbek elektrochemicznych (z rozszerzeniem Elektrochemicznym)
- Natężenie prądu elektrycznego między próbką a elektrolitem podczas impulsu laserowego (z Analogowym Potencjostatem)
- Zamknięta Komora Próbek
- Lampa Ksenonowa z Układ chłodzenia oraz Pulserem
- Laser, typowo Nd:YAG z wyborem wyższych harmonicznych lub nawet OPO
- Monochromator pracujący w zakresie UV, VIS oraz IR
- Oscyloskop
- Fotopowielacz
- Timer synchronizujący wszystkie elementy systemu
- Potencjostat zapewniający pełną charakteryzację próbek elektrochemicznych
- Kuweta elektrochemiczna wraz z elektrodami platynową i referencyjną Ag/AgCl
Komora próbek
Komora próbek zapewnia odizolowanie układu pomiarowego od światła z zewnątrz, wyposażona jest w system bezpieczeństwa odłączający zasilanie źrodła ksenonowego oraz laserowego po otwarciu komory oraz w system łatwego i stabilnego montażu różnych wariantów układów eksperymentalnych.
Układy eksperymentalne z optyką kierującą wiązki oraz kuwetami na próbki materiałowe wraz z ich montażem mogą być dostosowane do indywidualnych potrzeb badawczych.
kliknij obrazek, aby powiększyć
Absorpcja Przejściowa
Liniowa absorpcja przejściowa Quasi-Co
Fluorescencja Indukowana Laserem
Odbicie Rozproszone (rozszerzenie Elektrochemiczne)
Uchwyt do absorpcji liniowej Quasi-Co z kuwetami do próbek ciekłych i proszkowych.
Uchwyt na próbki z chłodzeniem termoelektrycznym (TE) do absorpcji przejściowej i fluorescencji indukowanej laserem.
Uchwyty na próbki stałe i proszkowe do odbicia rozproszonego (rozszerzenie elektrochemiczne).
Wydajność urządzenia może być dostosowana do określonych wymagań…
Komora Próbek
- System bezpieczeństwa, który odłącza zasilanie Lampy Ksenonowej i Lasera, gdy Komora Próbek jest otwarta,
- Łatwa i stabilna instalacja różnych układów eksperymentalnych z kuwetami na próbki,
- Dwie fotodiody: przy wejściu do komory oraz na wyjściu, służące do pomiaru mocy impulsu lasera,
Lampa Ksenonowa
- Palnik ksenonowy o mocy 150 W,
- System chłodzenia wodnego,
- Zapłonnik o niskiej emisji elektromagnetycznej,
- Tryb stabilizacji intensywności światła, który zapewnia stałą moc wiązki,
- Domyślna średnica wiązki: 8 mm,
- Sprzężona z zmieniaczem filtrów w celu modyfikacji widma pomiarowego,
Impulsowa lampa ksenonowa
- Długość trwania impulsu: 2 µs – 2 ms,
- Natężenie impulsu prądowego: 8.5 – 595 A.
Źródło Laserowe
Quantel Q-Smart
- Typ lasera: Nd:YAG z linią bazową 1064 nm,
- Up to four Harmonic Generation Modules: 213 nm, 266 nm, 355 nm, 532 nm,
- Średnica wiązki: 5 mm,
- Czas trwania impulsu: 5 ns,
- Moc wiązki: 532 nm: 200 mJ, 350 nm: 100 mJ (10 Hz),
Dowolny inny typ lasera lub OPO może być użyty przy wejściu do komory próbek.
Zmieniacz filtrów
- Karuzela filtrów 6-pozycyjna,
- Dwa filtry krawędziowe (long pass) dostarczane standardowo: 400 nm i 600 nm,
- Opcjonalny filtr Air Mass zainstalowany w zmieniaczu filtrów sprzężonym z lampą ksenonową.
Fotopowielacz
R928P Hammamatsu
- Zakres napięcia anoda-katoda: 500 ÷ 1200 V,
- Zakres spektralny: 160 ÷ 900 nm,
Potencjostat
- Standardowy lub Analogowy,
- Standardowy Potencjostat (do ustawiania potencjału polaryzacji i wolnych pomiarów prądu):
– Pasmo: 500 Hz,
– Próbkowanie: 1 kHz,
– Rozdzielczość prądu: from 1 pA to 100 nA (zależnie od zakresu), - Analogowy Potencjostat (do szybkiego pomiaru fotoprądu i stałych potencjałów polaryzacji):
– Pasmo: 500 MHz,
– Kompensacja prądu polaryzacji,
– Zakresy pomiarowe: 10 mA/V; 1 mA/V; 100 μA/V; 10 μA/V; 1 μA/V; 100 μA/V, - Zakres potencjału polaryzacji: -5 V ÷ 5 V,
- Konfiguracja dwu- lub trójelektrodowa.
Timer
- Rozdzielczość czasowa: 50 us,
- Częstotliwość wyzwalania: dostosowywana do częstotliwości impulsów Lasera poprzez oprogramowanie,
- Steruje czasem trwania eksperymentu oraz synchronizacją: impulsu Lasera, Oscyloskopu, migawki wejściowej i wyjściowej, Potencjostatu,
- Obsługiwany za pomocą oprogramowania,
- Dwa kanały wejściowe do pomiaru mocy impulsu Lasera,
Oscyloskop
PicoScope 6403E
- Pasmo: 300 MHz,
- Częstotliwość próbkowania: 5GSample/s,
Układy eksperymentalne
Standardowe
- Absorpcja przejściowa,
- Quasi-ko-liniowa absorpcja przejściowa,
- Fluorescencja indukowana laserem,
Elektrochemiczne
- Odbicie rozproszone próbek proszkowych,
- Odbicie rozproszone próbek stałych w kontakcie z elektrolitem.
Poniższe wyniki zostały dostarczone przez Wydział Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. Wizualizacja danych pomiarowych jest realizowana za pomocą oprogramowania FotoGUI, które stanowi integralny komponent całego systemu eksperymentalnego.
