Приборы для люминесцентных измерений

1. Лекция 2

2.

Компонеты типичного
ного прибора :
спектраль-
1. Стабильный источник излучения.
2. Прозрачный контейнер для хранения
образца (кюветы).
3. Устройство для выделения спектрального диапазона ( монохроматор).
4. Детектор излучения, который преобразует
энергию излучения в электрический сигнал.
5. Сигнального процессора (считывания
сигнала) для преобразования сигнала.

3.

Приборы для люминесцентных
измерений

4.

Приборы для люминесцентных
измерений
Источник света
Монохроматор
возбуждения
Монохроматор
свечения
ФЭУ
образец

5.

Источники света

6.

7. Источники излучения

Для того, чтобы быть пригодным для
спектроскопических
исследований,
источник должен генерировать пучок
излучения с достаточной мощностью
для
обнаружения и измерения
люминесценции и его мощность
должна быть стабильной в течение
разумного
периода.
Источники
бывают двух типов.
1. Непрерывные
2. Линейчатые

8.

Непрерывные источники:
Непрерывные
источники излучают таким
образом, что изменения в интенсивности
медленно в зависимости от длины волны.
Они широко используется при измерении
поглощения
и
флуоресцентной
спектроскопии.
Для
ультрафиолетовой
области
спектра,
наиболее
распространенным источником является
дейтеривая
лампа.
Лампы
высокое
давление, которые содержат аргон, ксенон,
ртуть
служат в качестве интенсивных
источников. Для видимой области спектра,
используются лампы с вольфрамовой
нитью.
Инфракрасными
источниками
являются инертные твердые вещества
нагретые до 1500 до 2000 К.

9.

Линейчатые источники:
Источники, которые испускают несколько
дискретных
линий
находят
широкое
применение
в
атомно-абсорбционной
спектроскопии, атомной и молекулярной
флуоресцентной
спектроскопии
и
спектроскопии комбинационного рассеяния.
Ртутные и натриевые лампы обеспечивают
сравнительно мало резких линий в
ультрафиолетовой и видимой областях и
используется в нескольких спектральных
приборов. Лампы с полым катодом и
газоразрядные лампы являются наиболее
важными источниками линий для атомного
поглощения и флуоресцентных методов.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

Light Emitting Diodes (LED)
Wavelengths from
350 nm to 1300 nm
Near UV
LED

17.

Light (Microwave) Amplification
by
Stimulated
Emission of Radiation
LASER

18. Лазеры

устройство и
принцип работы

19.

E2
h
E1
поглощение
h
h
Спонтанное
излучение
h
E2
E1
Вынужденное
излучение
h
E2
E1

20. Создание инверсной населенности

21. Принцип работы

22. Оптические резонаторы

23.

Left to right: Prokhorov, Townes and Basov at the Lebede
institute (1964 Nobel prize in Physics for developing the
“Maser-Laser principle”)

24.

Maiman
and the first
ruby laser

25.

Ali Javan and
the first He-Ne
Laser

26. Типы лазеров

• Твердотельные

27. Типы лазеров

Азотный
Типы
лазеров
гелий-неоновый
СО2
• Газовые

28. Типы лазеров

• Ионные
атом аргона
электрон
ион
возбужденный ион

29. Типы лазеров

• Эксимерные

30. Типы лазеров

• На красителях

31. Получение коротких импульсов

• лл

32.

33.

Lasers Light Sources
528nm
514nm 532nm
543nm
Titanium:Sapphire
633nm 690 nm – 990 nm
442nm
325nm
488nm
295nm
200
300
Argon-ion
100 mW
351 nm
364 nm
400
Helium-cadmium
576nm
500
Nd-YAG
600
Green
He-Ne
10 mW
700
Wavelength (nm)
Orange
He-Ne
10 mW
He-Ne
>10 mW

34.

Laser Diodes
300
400
500
Wavelength (nm)
600
700

35. NanoLED Pulsed laser diode and LED excitation sources

• (dashed) Laser Diodes emit
~100ps pulses
• (solid) LEDs emit ns pulses

36. Свойство лазерного излучения

Пространственная когерентность
Монохроматичность
Параллельность пучка
Высокая мощность

37.

Wavelength Selection
Fixed Optical Filters
Tunable Optical Filters
Monochromators

38.

Пропускание (%)
100
80
60
40
20
0
300
400
500
600
Длина волны (nm)
Hoya O54
700
800

39.

Tunable Optical Filters
Liquid Crystal Filters:
An electrically controlled liquid crystal elements to select a specific visible wavelength of
light for transmission through the filter at the exclusion of all others.
AO Tunable Filters:
The AOTF range of acousto-optic devices are solid state optical filters. The wavelength
of the diffracted light is selected according to the frequency of the RF drive signal.
Isomet (http://www.isomet.com/index.html)

40.

41.

42.

43.

монохроматоры
зеркала
Выходная щель
Входная щель
Вращающаяся диф.
решетка

44.

The Inside of a Monochromator
Mirrors
Grating
Nth Order
(spectral distribution)
Zero Order
(acts like a mirror)

45.

46.

47.

48.

Детекторы
Scallop
Scallop
Eyes
From http://www.eyedesignbook.com/index.html
Image courtesy of BioMEDIA ASSOCIATES http://www.ebiomedia.com

49.

50.

Классически й ФЭУ
Вакуум
Фотокатод
l
e-
e-ee
Диноды
e-e--e e -eeeee-
Анод
Window
Выходный ток
Набор резисторов
Высовольтный блок питания
(-1000 to -2000 V)
Земля
Набор
конденсаторов

51.

52.

53.

54.

Hamamatsu R928 PMT Family
R2949
Окно с фотокатодом

55.

Фотоумножитель квантовая интенсивность
Материал катода
Материал окна

56.

57.

58.

59.

60.

Фотодиодные линейки