时间分辨光谱学

时间分辨光谱是指观察物理和化学瞬变并解决其时间的光谱。在液相中,许多物理和化学过程,例如顺反异构化和分子的定向弛豫,电荷和质子的转移,激发态分子的碰撞预解离,能量转移和荧光寿命,以及水中电子的溶剂化等等,只需10-8秒即可完成。在皮秒激光脉冲实现后,只能及时观察到这些极快的过程。 1966年首次使用锁模Nd3 +:YAG激光器获得皮秒的超短光脉冲。如今,使用声光调制锁模染料激光器来获得10-11秒的光脉冲。利用光学延迟(10-9秒/ 30cm)或同时泵浦两个染料激光器,可以精确地控制泵浦和检测激光脉冲之间的时间间隔。在气相中,由于弱的分子间相互作用,能量转移和小分子之间反应所需的时间大多在纳秒到几毫秒的量级。泵与准分子激光器和染料激光器一起使用,输出脉冲宽度为10纳秒。普赫检测可以研究分子能量转移过程。由于所研究的过程非常短,通常具有纳秒(1纳秒= 1×10-9秒)或甚至飞秒(1飞秒= 1×10-15秒),因此激发源需要很短。脉冲或超短脉冲可调谐源,脉冲染料激光器和钛掺杂蓝宝石激光器通常用于时间分辨光谱研究。利用时间分辨光谱学研究微观粒子的运动规律和相互作用,已经发现了许多新现象和新机制。例如,研究了分子之间的能量转移,分子中电子的内部转移,化学反应的动态过程以及光生物学中的基本过程。条纹相机方法和泵检测方法通常用于研究分子的激发态。前者直接测量荧光寿命,简单易行,精度高,但系统相对昂贵;后者通过测量激发光和发射光之间的时间延迟来获得分子激发态寿命。通过荧光光谱法鉴定物种有时会遇到不同材料的荧光光谱非常相似且难以区分的情况。需要时间分辨光谱来识别它们。