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背景介紹—瞬態(tài)吸收光譜和瞬態(tài)吸收成像的應(yīng)用
基于泵浦探測(cè)（Pump-Probe）原理的瞬態(tài)吸收光譜，在頻率維度和時(shí)間維度上提供了豐富的光譜和動(dòng)力學(xué)信息，過(guò)去的幾十年應(yīng)用于物理、化學(xué)、材料、能源、生物等廣泛領(lǐng)域。當(dāng)今，許多領(lǐng)域科學(xué)研究的范式和需求都在不斷更新。尤其是隨著鈣鈦礦光伏、二維材料、量子器件、高溫超導(dǎo)等前沿領(lǐng)域的發(fā)展，科學(xué)家迫亟需在空間維度上揭示載流子等微觀離子的遷移和演化規(guī)律，研究微納米材料的物理態(tài)在空間分布上的異質(zhì)性。瞬態(tài)吸收成像，可在空間和時(shí)間維度上研究微觀粒子和能量的運(yùn)動(dòng)和演化，是研究微觀粒子和能量的時(shí)空演化、闡釋微觀機(jī)制的重要工具。
儀器基本功能和性能：儀器具有點(diǎn)泵浦-寬場(chǎng)探測(cè)，和寬場(chǎng)泵浦-寬場(chǎng)探測(cè)兩種工作模式。分點(diǎn)泵浦模式可用于測(cè)量載流子遷移和熱導(dǎo)率等；寬場(chǎng)泵浦模式可用于測(cè)量載流子分布和物理態(tài)的空間異質(zhì)性等。
儀器原理和實(shí)現(xiàn)方式
Omni-TAM900寬場(chǎng)飛秒瞬態(tài)吸收成像系統(tǒng)原理如下圖所示，經(jīng)過(guò)飛秒激光器和光學(xué)參量放大器（OPA）之后出來(lái)的飛秒激光，通過(guò)顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入，并作為泵浦光源激發(fā)樣品，而另一束經(jīng)過(guò)空間調(diào)制的探測(cè)光在一定的時(shí)間延遲之后也經(jīng)過(guò)顯微系統(tǒng)到達(dá)樣品，樣品在激發(fā)態(tài)對(duì)探測(cè)光產(chǎn)生的吸收情況會(huì)被顯微鏡上的sCMOS 相機(jī)記錄下來(lái)。通過(guò)調(diào)節(jié)光學(xué)延遲線（Optical Delay Line），得到樣品在不同延遲時(shí)間下的sCMOS圖像。
Omni-TAM900 可以有兩種成像模式（如下圖所示）： 聚焦泵浦光模式（點(diǎn)泵浦，寬場(chǎng)探測(cè)）和寬場(chǎng)泵浦光模式（寬場(chǎng)泵浦、寬場(chǎng)探測(cè)），前者主要用于研究載流子的遷移，后者用于檢測(cè)載流子的空間分布狀況。
軟件
軟件可進(jìn)行同步采集，自動(dòng)控制和處理，載流子的壽命、載流子的遷移速率、載流子的分布、動(dòng)力學(xué)等信息均可以通過(guò)軟件得到。
光源 | 飛秒激光 +OPA，激光波長(zhǎng)范圍取決于應(yīng)用場(chǎng)景 |
檢測(cè)器 | sCMOS |
成像空間分辨率 | 500 nm |
載流子遷移定位精度 | 30nm |
時(shí)間分辨率 | 500 fs (100 fs 激光脈沖條件下） |
時(shí)間延遲線 | 0-4 ns/0-8 ns |
顯微鏡模塊 | 倒置顯微鏡，上方為開(kāi)放空間，后期可兼容低溫模塊、探針臺(tái)、電學(xué)調(diào)控、磁場(chǎng)等特殊實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。 |
測(cè)量模式 | 點(diǎn)泵浦 + 寬場(chǎng)探測(cè)（載流子遷移） 寬場(chǎng)泵浦 + 寬場(chǎng)探測(cè)（載流子分布） |
儀器工作模式 | 反射 / 散射 |
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