Перестраиваемые лазеры

Хорошими источниками наносекундных и пикосекундных световых импульсов являются газовые (например, азотный) и твердотельные (неодимовый, рубиновый) лазеры. Однако они позволяют получать лишь свет некоторых фиксированных частот. В последнее время появились перестраиваемые лазеры на растворах органических соединений, которые дают возможность непрерывно изменять длину волны генерируемого излучения. Иногда для возбуждения люминесценции используют короткие импульсы рентгеновского излучения или электронные импульсы, получаемые на ускорителях. [c.103]

Принцип метода РФС заключается в следующем. В исследуемой системе (смеси газов) генерируются тем или иным способом атомы или свободные радикалы. Светом зондирующего источника исследуемые частицы переводятся в возбужденное состояние. Зондирующий источник настроен на длину волны, вызывающую возбуждение. Переход из возбужденного состояния в основное сопровождается излучением (флуоресценцией), что используется для контроля за изменением концентрации этих частиц во времени. Установка включает реактор и соединенные с вакуумной системой СВЧ-генератор для генерирования атомов в разряде, источник зондирующего излучения, приемник возникающей флуоресценции, фильтры и монохроматоры. Источником зондирующего излучения могут быть перестраиваемые лазеры и струевые разрядные лампы. Они охватывают диапазон длин волн от глубокого ультрафиолета до коротковолновой инфракрасной области. Для регистрации флуоресценции используются фотоумножители и счетчики Гейгера. Для кинетических измерений резонансно-флуоресцентная спектроскопия может быть применима в трех различных вариантах, Во-первых, в статических условиях, когда атомы и радикалы генерируются реакционной смесью. В таком варианте РФС-метод предназначался для изучения цепных разветвленных реакций горения водорода и фосфора. Во-вторых, РФС-метод часто используется в струевых условиях в сочетании с СВЧ-разрядом. Это позволяет измерить концентрацию атомов и радикалов и изучать их реакцию с реагентом-газом в объеме или гибель на поверхности. Этим же способом изучаются продукты той или иной элементарной реакции. В-третьих, РФС-метод применяется в сочетании с импульсным фотолизом. Максимальное значение константы скорости бимолекулярной реакции, измеряемой [c.359]

Многофотонная ионизация газообразных в-в происходит в результате одновременного поглощения молекулой неск. фотонов. Такие процессы наблюдаются при взаимод. с в-вом достаточно интенсивного пучка лазерного излучения, энергия квантов к-рого меньше потенциала ионизации. Для этой цели используют перестраиваемые лазеры на красителях, образующие излучения с длинами волн 250-700 нм. Для ионизации большинства молекул достаточно поглощение 2-3 фотонов с энергией 1,77-4,96 эВ. [c.660]

При получении ИК-спектров удаленных земных и небесных объектов и атмосфер возникает несколько трудных проблем. Первым и главным затруднением является сложность получения полезного сигнала из-за обсуждавшегося ранее ограничения по энергии. В качестве источника может служить солнце, но его недостатки очевидны. Использование удаленных контролируемых источников ИК-излучения или обратных отражателей возможно только в отдельных случаях. Спектры излучения нагретых газов, таких, которые выходят из вытяжной трубы, можно наблюдать методом корреляционной спектроскопии (стр. 274). Возможно, что перестраиваемые лазеры представляют собой наиболее перспективный источник для контроля состояния воздуха на расстоянии [124]. [c.214]

ИК-лазеры нашли применение для анализа малых содержаний диоксида азота [40], винилхлорида [3 ] и различньк других газов [45]. Бьши выбраны наилучшие частоты для анализа О3, N2O, СО, СН , HjO и Oj посредством таких узкополосных ИК-источников, как лазеры [44]. Чувствительности порядка нескольких частей на миллиард бьши достигнуты при использовании перестраиваемых лазеров с собирающими отражателями [55, 56]. [c.274]

Наиболее часто в методе ЛИФ используют перестраиваемые лазеры на красителях. В качестве лазеров накачки применяют Нд ИАГ-лазеры, эксимерные и азотные лазеры. Спектральный диапазон генерации лазеров на красителе в настоящее время составляет 300 - 1200 нм. Для расщирения этого диапазона на УФ-область используют различные методы нелинейной оптики генерацию гармоник и сложение частот в нелинейных кристаллах. Характеристики этого метода приведены в табл. 5.2. [c.123]

Натрий определяли по резонансной линии 589 нм в пламени ацетилен—воздух [185]. Облучение проводили модулированным излучением (2 кГц) перестраиваемого лазера на красителях с АХ = = 0,003 нм мощностью 500 Вт/см -нм. Для концентрации натрия 10 мкг/л изменение тока составляло 2%. Градуировочный график в билогарифмических координатах близок к линейному в диапазоне концентраций натрия 0,01—1 мг/л. Отношение сигнал/шум при концентрации натрия 2 мг/л не больше 20. [c.136]

ПЛк — перестраиваемый лазер на красителе. [c.257]

Неотъемлемым звеном всех процессов ЛРИ является селективное возбуждение атомов или молекул, и хотя в настоящее время известны тысячи лазерных линий, совпадение лазерной линии с подходящим переходом в атоме или молекуле продолжает оставаться редкой случайностью. По этой причине создание и совершенствование перестраиваемых лазеров — это этап всех ЛРИ-программ. Очень серьезное значение имеет этот вопрос для молекулярного варианта ЛРИ, поскольку для претворения его в жизнь необходимы мощные перестраиваемые лазеры в средней части инфракрасного диапазона спектра. [c.260]

Перестраиваемые лазеры на красителях способны перекрыть весь видимый и ближний ультрафиолетовый диапазон спектра. Тот факт, что лазеры на красителях имеют легко восстанавливающуюся жидкую рабочую среду, удобен для их промышленного использования, несмотря на то что в жидкой фазе оптические неоднородности развиваются легче, чем в газах или твердых телах. Для получения большой частоты следования лазерных импульсов или непрерывного режима работы применяют быстро движущуюся струю раствора красителя, что позволяет охлаждать лазерную среду и очищать ее от случайных загрязнений, [c.266]

Люминесцирующие производные антрахинона нашли применение в качестве преобразователей энергии для активных лазерных сред в перестраиваемых лазерах на красителях. Растворы таких соединений подвергают облучению светом с длиной волны, близкой максимуму длинноволнового поглощения, а излучают свет с длиной волны, соответствующей полосе люминесценции [57]. Применение различных типов световой накачки - непрерывными или импульсными лампами, импульсными лазерами, использование красителей, обладающих полосами поглощения и люминесценции в различных областях спектра, позволили создать лазеры с разнообразным режимом работы. Лазеры на красителях дают возможность получать перестраиваемое излучение в широком диапазоне длин волн - от УФ до ИК области спектра. На их основе создано уникальное контрольно-измерительное технологическое оборудование, например, флуориметры, атомно-флуоресцентные спектрофотометры, предназначенные для научных исследований и использования в электронной промышленности, цветной металлургии, биотехнологии, экологического контроля окружающей среды. Перестраиваемые лазеры на красителях используют в медицине для диагностики и фотодинамической терапии рака [57]. У этой бурно развивающейся отрасли приборостроения большое будущее. [c.35]

Активные лазерные среды в перестраиваемых лазерах [c.90]

За рамками классификации, приведенной в табл. 11.2, остаются лишь методы, использующие почти монохроматическое излучение перестраиваемых лазеров. [c.222]

При возбуждении фундаментальных колебаний молекул можно получить генерацию излучения на составных частотах. Эта схема была реализована в одной из первых работ [81], посвященных ИК-лазерам с оптической накачкой. Для прямого оптического возбуждения колебательно-вращательного перехода Р(20) моды л)з (полоса 00°0—00°1) (см. рис. 5.5) молекулы СОг был использован электроразрядный дискретно перестраиваемый лазер на [c.182]

Наибольшее распространение в спектроскопической практике получили перестраиваемые лазеры на красителях. Генерирующей способностью обладают чаще всего спиртовые растворы органических красителей, имеющих яркие полосы флуоресценции ). Возбуждение генерации обычно осуществляется светом другого лазера — твердотельного, или газового, либо светом импульсных ламп ). [c.375]

Наблюдалось также резонансное рассеяние при поглощении света возбужденными атомами гелия, находящимися на метастабильных уровнях. Перестраиваемый лазер позволил проводить измерения на ряде линий, причем по штарковскому уширению линии 4471 А (4 Д — 2р Р), полуширина которой (исправленная на доплеровское уширение) составляла 0,04 А, была определена электронная концентрация сж" [15.20]. [c.382]

Выделение изотопов с помощью светового давления осуществляется в узких атомарных пучках. Свет направляется перпендикулярно движению атомов. При каждом поглощении фотона атом воспринимает импульс р = hu/с, что приводит к изменению траектории движения и выдавливанию целевого изотопа из пучка атомов. Этот метод был успешно применён к выделению изотопов бария в 1974 г. в Ливерморской национальной лаборатории США [1]. С помощью перестраиваемого лазера мощностью 150 мВт концентрация Ва и Ва была поочерёдно увеличена в 2,5 раза. Одновременно в ИАЭ им. И. В. Курчатова узкий пучок атомов натрия давлением света натриевой лампы был полностью отклонён от своего первоначального [c.374]

Рис. 8.2.33. Оптическая схема перестраиваемого лазера на красителе

Природу, структуру и электронное состояние промежуточного продукта. Для абсорбционной спектроскопии можно использовать источник белого света в сочетании со спектрографом для получения фотографически зарегистрированного обзорного спектра поглощающих соединений в реакционной системе. В других случаях для сканирования спектрального диапазона может применяться монохроматор с фотоэлектрическим приемником. Многие исследуемые короткоживущие интермедиаты обладают достаточно большим оптическим поглощением из-за наличия разрешенного электронного дипольного перехода на более высокий уровень энергии, В этом случае, например, триплетные возбужденные состояния могут наблюдаться по их триплет-триплетному поглощению. В общем случае индивидуальные полосы поглощения имеют тем большую амплитуду, чем они уже. Вследствие этого эффекта атомы имеют разрешенные линии поглощения с особенно большими амплитудами. При количественных измерениях поглощения обычно выбирается длина волны, при которой наблюдается сильная полоса поглощения и на нее не накладываются полосы поглощения других соединений, В экспериментах по оптическому поглощению в качестве источника света можно применять лазеры. Очень эффективны в лазерных абсорбционных исследованиях перестраиваемые лазеры на красителях, особенно для веществ с узкими полосами поглощения (таких, как атомы и малые радикалы), поскольку лазерное излучение отличается высокой монохроматичностью и узкой спектральной полосой. Повышения поглощения можно достигнуть, заставив световой пучок многократно пересекать образец с помощью соответствующего расположения зеркал в многопроходовом абсорбционном эксперименте. Вновь для этой цели превосходно подходят лазеры благодаря малой расходимости лазерного пучка. В ряде случаев можно создать источник света, который спектрально адекватен абсорбционным свойствам именно исследуемых соединений. Например, можно сконструировать электрические разрядные лампы, содержащие подходящие газы и испускающие резонансные спектральные линии (при переходе из первого возбужденного состояния в основное) многих атомов и простых свободных радикалов. Очевидно, что резонансные спектральные линии точно соответствуют длинам волн поглощения этих же веществ, соответствующим переходу из основного электронного состояния. Если эти атомы или простые радикалы присутствуют в реакционной смеси, то будет наблюдаться резонансное поглощение. Если спектральные ширины полосы испускания источника и полосы поглощения объекта исследования совпадают, то чувствительность абсорбционных измерений может быть высокой при различающейся избирательности, так [c.195]

Флуоресцентные измерения обладают рядом преимуществ в сравнении с абсорбционными. В частности, оптическое поглощение промежуточного продукта, содержащегося в низкой концентрации, вызывает незначительное изменение относительно большой интенсивности зондирующего пучка. Шум , получающийся вследствие случайных флуктуаций интенсивности света, а также из-за статистической природы пучка фотонов, ограничивает чувствительность, достижимую в абсорбционном эксперименте. В люминесцентном эксперименте, напротив, нет излучения кроме того, которое испускается возбужденными соединениями. Статистические ограничения продолжают лимитировать точность, с которой могут измеряться концентрации, но достижимая на практике предельная чувствительность люминесцентного эксперимента обычно значительно выше, чем абсорбционного. По этой причине люминесценция часто используется для изучения веществ, первоначально находящихся в основном состоянии, путем специального оптического возбуждения их в более высокое люминесцентное состояние. В отдельных случаях описанные ранее линейчатые газооазоядные. лям-пы могут использоваться для возбуждения резонансной флуоресценции атомов (например, Н, О, С1) и радикалов (например, ОН). Поскольку флуоресценция изотропна, ее можно регистрировать под углом к направлению возбуждающего пучка. С большим успехом в качестве источника возбуждения можно использовать перестраиваемые лазеры. Лазеры обеспечивают существенно большую гибкость эксперимента, чем газоразрядные лампы. В частности, с их помощью можно возбуждать значительно большее число разнообразных молекулярных частиц (например, ОН, КОз, СН3О, С2Н5О). Более высокая мощность возбуждающего излучения от лазеров обеспечивает высокую чувствительность. Индуцированная лазером флуоресценция (ИЛФ) стала наиболее ценной методикой изучения промежуточных продуктов реакций в газовой фазе. При этом по- [c.196]

Лазеры могут также использоваться для возбуждения в исследованиях комбинационного рассеяния света. Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) нашла ряд приложений в исследовании промежуточных продуктов фотохимических реакций. Высокая интенсивность и монохроматичность лазерного излучения обеспечивает методу КР чувствительность, которая недоступна с традиционными световыми источниками. Кроме того, появляется возможность изучения промежуточных соединений с временным разрешением. С перестраиваемыми лазерами становится возможной резонансная лазерная спектроскопия (РЛС). Когда длина волны излучения, возбуждающего комбинационное рассеяние, подходит к сильной полосе поглощения исследуемого образца, интенсивность КР увеличивается на шесть порядков по сравнению с обычным, нерезонансным возбуждением. Одним особенно важным вариантом лазерной спектроскопии КР является когерентная антистоксова спектроскопия комбинационного рассеяния (КАСКР), которая зависит от нелинейных свойств системы в присутствии интенсивного излучения и включает смешение нескольких волн. Высокая чувствительность получается вследствие того, что регистрация проводится скорее по люминесцентной, чем по абсорбционной методике. Паразитное рассеяние возбуждающего света ограничивает чувствительность традиционных исследований КР, но в экспериментах по КАСКР вблизи длины волны испускаемого излучения нет возбуждающего излучения, поэтому рассеянное возбуждающее лазерное излучение может быть отфильтровано. [c.197]

Малая ширина полосы (в пределах от 1 до 10 см ) и высокая концентрация мощности перестраиваемых лазеров столь привлекательны, что, без сомнения, в ближайшие несколько лет появятся ИК-спектрометры нового поколения для специальных целей. Главными системами, используемыми в настоящее время, являются лазеры на полупроводниковых диодах (ПД), лазеры с переворотом спина с использованием комбинационного рассеяния (ПСКР) и параметрические генераторы (ПГ). [c.32]

Использование перестраиваемых лазеров увеличивает возможности метода КРС, однако интенсивность излучения все равно остается значительно ниже интенсивности возбуждающего света. Если интенсивность возбуждающего света возрастает, то при некотором значении возникает так называемое вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР). Интенсивности вынужденного стоксова и антистоксова излучений могут быть сравнимы с интенсивностью волны накачки. Этот метод наиболее эффективен в газовой фазе при использовании фемтосекундных импульсов света. [c.124]

Для получения достаточно интенсивного излучения на частоте Уа необходимо, чтобы волновые векторы световых лучей с частотами у, и У2 отвечали условию фазового синхронизма. Для газов это условие выполняется, если волновые векторы коллинеарны. Однако такая конфигурация снижает пространственное разрешение метода. Сушествуют приемы, позво-ляюшие получить в этом методе высокую чувствительность наряду с хорошим пространственным разрешением. Наиболее часто в методе КАРС используют вторую гармонику лазера на Н(1 ИАГ (частота у,) и перестраиваемый лазер на растворах красителей (частота У2). В методе КАРС уровень сигнала превосходит уровень спонтанного комбинационного рассеяния в Ю - 10 раз. Характеристики метода указаны в та 1. 5.2. [c.126]

Принципиальная схема аналитического лазерного атомнофлуоресцентного спектрометра практически не отличается от схемы флуоресцентного спектрометра, в котором для возбуждения используют какой-либо классический источник света. В блоке атомизатора анализируемый образец переводится в состояние атомного пара, содержащего, в том числе, и атомы определяемой примеси. Резонансное излучение источника света возбуждает эти атомы, а их флуоресцентное излучение собирается (обычно в перпендикулярном направлении) в спектральный прибор и детектируется фотоэлектронной системой. Использование перестраиваемого лазера в качестве источника для возбуждения флуоресценции позволяет возбудить максимально возможное число атомов примеси, присутствующей в зоне анализа. В ЛАФ- спектрометре проводится прямой анализ образцов с отбором пробы 20 мкл, одно определение занимает 3-5 мин. [c.245]

Перестраиваемые лазеры на красителях (ПЛК) относятся к наиболее используемому и совершенному типу иерестрапваемых лазеров [6.63]. С использованием различных красителей ПЛК перекрывают диапазон длин воли от 350 им до 1 мкм. Удвоение частоты излучения на нелинейных элементах позволяет распространить диапазон перестройки примерно до 220 нм. Спектральная ширина выходного излучения ПЛК может быть сделана чрезвычайно малой. Сама частота может быть стабилизирована с помощью стандартного приема — активной обратной связи частоты излучения лазера с частотой линии поглощения подходящего элемента или молекулы. В оптимальных условиях ири выборе лазера накачки, излучение которого хорошо совпадает с полосой поглощения выбранного красителя, может быть достигнута эффективность преобразования 1% ири ширине выходного излучения, сравнимой с шириной доплеровского контура. Такие лазеры широко применяются в исследованиях по ЛРИ урана в атомном паре урана. [c.261]

А стивные лазерные среды в перестраиваемых лазерах на красителях [c.35]

В методе АУЫЗ селективное возбуждение атомов находящихся в виде металлического пара, проводится излучением перестраиваемых лазеров в видимой части спектра. Возбужденные атомы при дополнительном облучении могут быть ионизированы, а образовавщиеся ионы извлечены из смеси с нейтральными атомами электромагнитными методами. [c.247]

В соответствии с современным уровнем развития лазерной техники наиболее просто осуществить фотоионизацию тех элементов, потенциал ионизации которых не превышает 6-ь6,5 эВ. Несмотря на то, что в настоящее время известны тысячи линий генерации атомарных и молекулярных лазеров [16, 102], совпадение с линиями поглощения изотопов практически отсутствует. Для точной настройки лазера на линию поглощения выбранного изотопа обычно используются перестраиваемые лазеры на красителях. Использование нелинейных эффектов, дающих возможность удваивать и даже утраивать частоту генерации лазеров, безусловно, расширяет область демонстрации возможностей АВЛИС-метода. [c.375]

Лазеры. Перестраиваемые лазеры на красителях. Возбуждение и ионизация в АВЛИС-процессе производится лазерами на красителях с перестраиваемой длиной волны, работающими в импульсном режиме. Длительность импульсов равна Tq = 10 30 не. Спектральная ширина одной моды излучения импульсного лазера составляет Аг лаз = 50 100 МГц, а импульса, содержащего несколько продольных мод, может быть 2 -ь 3 ГГц. Для лазеров на красителях непрерывного действия ширина генерируемого излучения может быть сделана А//лаз < 1 МГц (например, лазер R-699-21 фирмы oherent). Однако лазеры непрерывного действия из-за трудностей получения высоких мощностей находят применение больше в спектроскопии, чем в наработке изотопов. Частота повторения импульсов определяется оптимальной частотой работы лазеров накачки / = 3 ч- 25 кГц, которая связана с высотой светового пятна h в рабочем объёме, и выбирается из расчёта освещения всех поступающих в разделительную ячейку испарённых атомов h v/f- [c.420]

Лазеры накачки. Для накачки лазеров на красителях используются разнообразные импульсные лазеры эксимерные, азотные, твердотельные, например, вторая гармоника иттрий-алюминиевого граната с примесью ионов неодима Мс1 + АС, и даже импульсные лампы. Однако в настоящее время для накачки перестраиваемых лазеров в АВЛИС-методе наибольшее распространение получили лазеры на парах меди. Это объясняется тем, что они имеют высокую частоту повторения импульсов, весьма успешно работают в качестве усилителей собственного света, легко встраиваются в линейки усилителей, которые на выходе дают сотни ватт слаборасходящегося излучения. [c.422]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология