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）通過調(diào)節(jié)光學(xué)延遲臺(tái)實(shí)現(xiàn)。最后通過高速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)的相互演化過程。通過動(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能電池中不同厚度鈣鈦礦薄膜與陰極和陽極界面的電子和空穴的超快界面電荷分離過程。通過動(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程。通過瞬態(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程。
 

光催化材料  太陽能電池材料  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)/無機(jī)分子  表界面動(dòng)力學(xué)