過渡吸収分光法

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過渡吸収分光計(フラッシュフォトリシス分光計とも呼ばれる)は、光励起された試料における量子状態間の遷移を測定するための装置です。TA測定は、液体および固体試料に適用できます。
基底状態にある試料は、強力なレーザーパルスによって励起状態へと励起されます。このパルスは、高エネルギー電子、ラジカル、イオンなどの短寿命中間体を誘起する可能性があります。
脱励起過程は、液体および薄膜の場合は試料を通過する白色光線の透過率/吸光度、粉末および不透明なバルク試料の場合は試料の反射率を測定することで監視されます。白色光線はキセノンランプによって生成されます。

システムは、レーザーパルスによって誘起される蛍光および燐光を測定する機能を提供します。

電気化学拡張機能により、電解質に浸漬された固体試料を分析できます。電解質に接触した試料を分析する場合、実験中に追加のバイアス電位を印加できます。これにより、制御パラメータがさらに1つ追加され、実験の柔軟性が向上します。

アナログポテンショスタットも使用すれば、サンプルと電解質の間を流れる電流の変化を、単一レーザーパルスの時間スケールで追跡できます。

実験手順は完全に自動化されています。

装置によって測定される項目:

  • ナノ秒時間スケールにおける試料の透過率/吸光度または反射率
  • レーザー誘起蛍光スペクトル
  • 光励起過渡現象の寿命
  • 試料室の入力および出力におけるレーザービーム強度
  • 電気化学試料のI-V特性(電気化学拡張機能使用時)。
  • レーザーパルス照射中の試料と電解質間の電流(アナログポテンショスタット使用時)

特徴

アプリケーション

製品情報

システム構成

  1. 密閉型サンプルチャンバー
  2. 水冷システムとパルサーを備えたキセノンランプ
  3. レーザー(通常はNd:YAGレーザーを使用。高調波レーザーやOPOレーザーも選択可能)
  4. UV、VIS、IRスペクトル範囲に対応するモノクロメーター
  5. オシロスコープ
  6. 光電子増倍管
  7. システム全コンポーネントを同期させるタイマー
  8. 電気化学サンプルの特性を完全に測定するポテンショスタット
  9. 白金電極とAg/AgClリファレンスを備えた電気化学キュベット

サンプルチャンバー内部

サンプルチャンバーは、測定装置を背景拡散光および外部電磁場から遮断します。チャンバーを開けるとキセノンランプとレーザー光源の電源を切断する安全システムと、複数の異なる実験装置を容易かつ安定的に設置できるシステムを備えています。

異なる光路とサンプルキュベットを備えた内部測定装置を準備し、個々の実験要件に合わせて調整することができます。

セットアップ例

サンプルホルダー、キュベット

液体および粉末サンプル用のキュベットを備えた準 Co 線形過渡吸収ホルダー
過渡吸収およびレーザー誘起蛍光用の TE 冷却サンプルホルダー
拡散反射(電気化学的拡張)用の固体サンプルおよび粉末サンプルホルダー

仕様

サンプルチャンバー

  • サンプルチャンバーが開かれるとキセノンランプとレーザーの電源を切断する安全システム
  • サンプルキュベットを用いた様々な実験装置を容易かつ安定的に設置可能
  • チャンバー入口と出口に2つのフォトダイオードを搭載し、レーザーパルス出力を測定

キセノンランプ

  • 150Wキセノンバーナー
  • 水冷システム
  • 低電磁波放出点火装置
  • ビームの光出力を一定に保つ光量安定化モード
  • デフォルトのビーム径:8mm
  • プローブスペクトルを調整するためのフィルターホイールと連動

キセノンランプパルサー

  • パルス幅:2µs~2ms、
  • パルス電流:8.5÷595A。

レーザー光源

Quantel Q-Smart

  • レーザータイプ:Nd:YAGレーザー(ベースライン1064 nm)、
  • 最大4つの高調波発生モジュール:213 nm、266 nm、355 nm、532 nm
  • ビーム径:5 mm
  • パルス幅:5 ns
  • ビーム出力:532 nm:200 mJ、350 nm:100 mJ(10 Hz)

光電子増倍管

R928P 浜松ホトニクス

  • 陽極-陰極間電圧範囲:500~1200 V
  • 波長範囲:160~900 nm

ポテンショスタット

  • 標準またはアナログ

  • 標準ポテンショスタット(バイアス電位の設定と低速電流測定用):
  • – 帯域幅:500 Hz
  • – サンプリング周波数:1 kHz
  • – 電流分解能:1 pA~100 nA(測定範囲に依存)

  • アナログポテンショスタット(高速光電流測定と固定バイアス電位用):
  • – 帯域幅:500 MHz
  • – バイアス電流補正
    – 測定範囲:10 mA/V、1 mA/V、100 μA/V、10 μA/V、1 μA/V、100 μA/V

  • バイアス電位範囲:-5 V~5 V
  • 2電極または3電極構成

タイマー

  • 時間分解能:50マイクロ秒
  • トリガー周波数:レーザーパルスレートに合わせてソフトウェアで調整可能
  • 実験のタイミングと同期を制御:レーザーパルス、オシロスコープ、入出力シャッター、ポテンショスタット
  • ソフトウェアで操作
  • レーザーパルスパワー測定用の2つの入力チャンネル

オシロスコープ

  • PicoScope 6403E
  • 帯域幅:300MHz
  • サンプリングレート:5Gサンプル/秒

実験のセットアップ

Regular

  • 過渡吸収、
  • 準コヒーレント線形過渡吸収、
  • レーザー誘起蛍光

Electrochemical

  • 粉末試料の拡散反射率、
  • 電解質と接触した固体試料の拡散反射率

測定例

以下に示す結果は、クラクフのヤギェウォ大学化学副学部長によって提供されたものです。測定データの可視化は、実験システム全体を構成するFotoGUIソフトウェアによって実現されています。

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