超快pump-probe 瞬態(tài)吸收系統(tǒng) TA100：該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和飛秒激光相結(jié)合，用于檢測(cè)樣品中的超快激發(fā)態(tài)或光生載流子電荷的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。TA100為“一站式”檢測(cè)系統(tǒng)，包括完整的pump-probe光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)和電子配件系統(tǒng)、光學(xué)延遲線和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)及相應(yīng)軟件系統(tǒng)。

瞬態(tài)吸收光譜的基本原理
Pump-probe（泵浦）瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)是基于材料樣品基態(tài)光學(xué)吸收（ground state absorption）與激發(fā)（pump）后的激發(fā)態(tài)吸收（excited state absorption)之間的差別 （ΔA），并利用時(shí)間分辨技術(shù)監(jiān)測(cè)(probe)材料激發(fā)后不同時(shí)刻下的ΔA（t）值，來(lái)獲取材料的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)信息。

由于同一電子軌道只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子，因此樣品激發(fā)后（軌道上已填充一個(gè)電子) 在同一躍遷能級(jí)上的吸收值則變小，A‘ < A， 瞬態(tài)信號(hào)ΔA < ０（漂白信號(hào)）。于此同時(shí)，材料激發(fā)后產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)電子或空穴可以通過(guò)吸收探測(cè)光（probe）躍遷至更高能級(jí)的電子軌道，產(chǎn)生的瞬態(tài)信號(hào)則 ΔA > 0 （光誘導(dǎo)吸收），瞬態(tài)吸收光譜既通過(guò)探測(cè)樣品激發(fā)后不同時(shí)刻下的ΔA，獲取材料光生電荷的動(dòng)力學(xué)信息。在復(fù)雜復(fù)合體系（如半導(dǎo)體-半導(dǎo)體；半導(dǎo)體-有機(jī)/無(wú)機(jī)分子；分子-分子），瞬態(tài)吸收光譜可用于檢測(cè)材料內(nèi)部光生電荷弛豫和躍遷、激發(fā)態(tài)壽命及不同材料之間的光生電荷轉(zhuǎn)移、界面電荷分離、能量轉(zhuǎn)移等動(dòng)力學(xué)過(guò)程，是研究光生電荷運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)有力工具。

瞬態(tài)吸收光譜儀利用pump-probe技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間尺度的時(shí)間分辨功能。脈沖激光分束后，一束作為pump光源用于激發(fā)樣品，一束通過(guò)非線性光學(xué)晶體產(chǎn)生白光作為probe探測(cè)吸收光源。在超快瞬態(tài)吸收光譜系統(tǒng)中，兩者之間的時(shí)間差（delay time）通過(guò)調(diào)節(jié)光學(xué)延遲臺(tái)實(shí)現(xiàn)。最后通過(guò)高速CMOS光譜儀及數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)獲得樣品的瞬態(tài)光譜及其動(dòng)力學(xué)信息。

應(yīng)用實(shí)例

實(shí)例1：二維鈣鈦礦固體薄膜材料

利用本超快瞬態(tài)吸收光譜產(chǎn)品，科研人員發(fā)現(xiàn)二維鈣鈦礦薄膜材料中不同組分的瞬態(tài)吸收光譜信號(hào)的相互演化過(guò)程。通過(guò)動(dòng)力學(xué)曲線的擬合，解析出材料內(nèi)部不同組分之間的電荷轉(zhuǎn)移時(shí)間過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了混雜二維鈣鈦礦薄膜中的光生電子和空穴的自分離現(xiàn)象。
 

利用本超快瞬態(tài)吸收光譜產(chǎn)品，科研人員研究了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中不同厚度鈣鈦礦薄膜與陰極和陽(yáng)極界面的電子和空穴的超快界面電荷分離過(guò)程。通過(guò)動(dòng)力學(xué)曲線的擬合，解析出鈣鈦礦材料與PCBM和Spiro-OMeTAD電極的界面電荷分離時(shí)間為6 ps 和 8 ps。
 

利用本超快瞬態(tài)吸收光譜產(chǎn)品，科研人員研究了CdSe量子點(diǎn)與表面吸附分子(MB+)光催化體系中的多激子電荷分離過(guò)程。通過(guò)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)研究，解析出量子點(diǎn)與表面吸附分子在2ps時(shí)間內(nèi)發(fā)生的三激子超快電荷分離過(guò)程。
 

光催化材料  太陽(yáng)能電池材料  光電材料  納米材料  光生電荷動(dòng)力學(xué)  激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)  有機(jī)/無(wú)機(jī)分子  表界面動(dòng)力學(xué)