Лазер на красителях

Рис. 5.5. Схемы создания инверсии заселенности в системах с оптической накачкой а — трехуровневая (рубиновый лазер) б — четырехуровневая (Nd-лазер) в — четырехуровневая (лазер на красителе).

Лазер на красителях относится к категории твердотельных лазеров. Действие лазера основано на флуоресцентных переходах больших органических молекул в растворе, например в воде или спирте. Выходная мощность их достигает 10 —10 Вт, продолжительность импульса 10 с. Для получения излучения лазера испускания в интервале длин волн от 3400 А до 1,2 мкм пригодны сотни промышленных красителей (рис. 10.26). Красители, которые могут применяться в качестве активных сред лазера, должны содержать хромофорные структуры (отмечены жирными линиями). [c.172]

В зависимости от типов применяемых активных сред лазеры подразделяются на 1) твердотельные (на кристаллах и стеклах как активных средах) 2) газовые 3) полупроводниковые 4) лазеры на красителях. [c.192]

Переход из возбужденного состояния в невозбужденное приводит к генерации лазерного излучения, которое может происходить в широкой области длин волн, соответствующей разности энергетических состояний уровней. Возможность перестройки лазеров на красителях основана на том, что спектр незаселенных уровней основного состояния довольно широк. Перестройка осуществляется введением в резонатор элемента, селектирующего по длинам волн, например дифракционной решетки, используемой в качестве одного из зеркал. Средняя мощность лазеров составляет 0,1-1 кВт и более, частота повторения лазерных импульсов 10-50 кГц. В лазерах на красителях требуется быстрая прокачка раствора и принятие специальных мер, [c.100]

Этих усложнений удается избежать при выборе подходящей линии газового лазера гелии-неоновый лазер дает линию при 632,8 нм, аргоновый — при 488,0 и 514,5 нм, криптоновый — при 568,2 и 647,1 нм. Применение лазеров на красителях с подстройкой и узкополосных светофильтров расширяет диапазон длин волн и обеспечивает монохроматичность излучения. [c.274]

Источником возбуждения, который, по-видимому, позволяет решить много проблем в атомно-флуоресцентном анализе, является непрерывно перестраиваемый по длинам волн лазер. В настоящее время такими лазерами являются лазеры на красителях (см. Приложение I), которые обладают следующими уникальными особенностями. [c.132]

Одной из важных особенностей импульсных лазеров является большая пиковая мощность (см. табл. 7.2). Она в большей степени отражает короткую продолжительность импульса, чем общую достижимую энергию. Например, пиковая мощность 1 МВт у лазера на красителе с длительностью импульса 10 НС соответствует лишь энергии 10 мДж. Для разумной частоты повторения импульсов порядка 5 Гц средняя мощность будет менее 1 Вт. Тем не менее пиковые интенсивности (т. е. число фотонов в пересчете на единицу площади в единицу Времени) действительно очень высоки. [c.182]

Важным свойством лазерного излучения является высокая монохроматичность, получающаяся вследствие многократного прохождения пучка света через резонатор лазера. В случае лазера с синхронизацией мод спектральная ширина может стремиться к предельному значению ширины, определяемому соотношением неопределенности (ср. со с. 51), вследствие конечной длительности импульса. Наибольшая монохроматичность излучения (порядка 1 к 10 ) обычно достигается у непрерывных лазеров. В некоторых лазерных средах может быть несколько переходов, как, например, в аргоновом ионном лазере, или действующий переход может давать широкую полосу флуоресценции, как в лазере на красителях. В этих случаях можно добиться селекции по длинам волн, заменяя пол- [c.183]

Наилучшими источниками коротких мощных импульсов света являются лазеры. В настоящее время разработано и выпускается промышленностью большое количество импульсных лазеров различных типов. Лазеры, работающие в режиме модулированной добротности, дают импульсы длительностью 10 —10 с, а ]В режиме синхронизации мод — до 10 2 с (см. таблицу). Возможность использования умножения частот ((при прохождении лазерного импульса через некоторые сильно поляризующиеся кристаллы возникает излучение с частотой 2v, Зv или 4v) и лазеров на красителях позволяет получать лазерные импульсы любой необходимой длины волны в диапазоне 250—1300 нм. К недостаткам лазеров следует отнести то, что в результате большой мощности импульсов в образцах могут возникать специфические лазерные эффекты (эффекты, связанные с большой локальной концентрацией возбужденных молекул и их взаимодействием между собой и нелинейные эффекты), и кроме того, в фотохимически активных системах происходит быстрый фотолиз вещества. Характеристики некоторых импульсных лазеров приведены в таблице на с. 209. [c.210]

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]

Длина волны флуоресценции обычно зависит от размера хромофора, причем с увеличением размера хромофора длина волны возрастает, т. е. возникает более красное излучение. Свойства конкретного лазера на красителе определяются спектральными и молекулярными характеристика- ми используемого красителя. [c.173]

Действие лазера на красителе зависит от электронных переходов в возбужденные синглет-иое, а затем триплетное состояния. Лазерный процесс начинается с поглощения света от источника возбуждения (обычно гигантского импульсного лазера или специальных импульсных ламп), в результате чего молекулы красителя переходят из основного состояния (5о) в вышележащие возбужденные синглетные состояния ( , 5) (рис. 10.27). [c.173]

Рис. 10.27. Схематическая диаграмма энергетических уровней в лазерах на красителях.

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]

Рис. 10.28. Схема лазера на красителе.

Лазеры на красителях можно разделить на следующие три группы [c.175]

Лазер на красителях с накачкой лазером показан на рис. 10.28. Для его установки возможны а) геометрия поперечного возбуждения и б) геометрия продольного возбуждения. [c.175]

При использовании гигантского рубинового или Nd-стеклян-ного лазера можно создать излучение лазера на красителе в иН тервале длин волн от 3400 А до 1,2 мкм (рис. 10.26). [c.175]

Показано, что в пламени воздух—пропан—бутан чувствительность определения натрия повышается в 10 раз при подогреве распылительной камеры до 200 С [167]. Сопоставлены пределы обнаружения натрия методом эмиссионной и абсорбционной спектрометрии при использовании одной и той же аппаратуры [678]. Приведены пределы обнаружения натрия при испарении его солей с зонда [412, 413]. В пламени оксид азота(1)—ацетилен предел обнаружения натрия составляет 1-10 мкг/мл по Зх-критерию и 10 г при определении его эмиссионным методом. При использовании графитовой печи НОА-72 предел обнаружения натрия составил 10 г [660]. Применение графитовой кюветы и лазера на красителе родамин 6Ж снижает предел обнаружения натрия до 3-10 ат/см [933]. [c.120]

Метод внутрирезонаторной атомно-абсорбционной спектрометрии. Внутрирезонаторная спектрометрия — новый вариант атомно-абсорбционного анализа с использованием лазерной техники. Этот метод применен для определения натрия с непламенной атомизацией пробы [933]. Кювету помещают внутрь резонатора — лазера на красителе родамин 6Ж. Концентрация красителя соответствует максимальной генерации в области линейного поглощения натрия для резонансного дублета 589,6—588,6 нм. Для определения натрия используют дифракционный спектрограф. Изучено влияние температуры кюветы и длительности накачки на предел обнаружения. Сравнивают данные для четырех лазеров, различающихся длительностью импульсов, полушириной светового импульса лампы накачки, областью генерации и длиной кюветы. При изменении температуры кюветы от 100 до 155° С предел обнаружения натрия изменялся от 12-10 до 82-10 мм рт. ст. Если кювета находится вне лазерного резонатора, то предел обнаружения натрия возрастает в 200 раз. Внутрирезонаторная атомно-абсорбционная спектрометрия является перспективным методом снижения предела обнаружения элементов. [c.133]

Особенно перспективно применение в качестве источника света лазеров на красителях непрерывного действия, а также лазеров с оптической накачкой с длительностью импульсов 10 °—10 с. При определении натрия атомно-флуоресцентным методом (предел обнаружения 0,2 мгк/л) с применением лазеров на красителях с перестраиваемой частотой линейность градуировочного графика наблюдается в пределах 5 порядков [906]. На аналитический сигнал не влияют флуктуации интенсивности лазера благодаря насыщению электронных переходов. [c.134]

Изучены [783] возможности применения резонансной пламенной атомно-флуоресцентной спектроскопии при возбуждении непрерывным спектром лазера на красителях с двоякопреломляющим фильтром со сканирующим механизмом на выходе. [c.134]

Большие возможности заложены в новом методе определения субмикроколичеств элементов — методе ступенчатой фотоионизации атомов в пламени с помощью лазеров на красителях (СФА) или СЛИ— ступенчатой лазерной ионизации атомов. Он основан на регистрации в просвечиваемом лазером объеме газа электрических зарядов, которые возникают вследствие селективной ионизации атомов. В качестве атомизаторов применяют различные пламена, можно использовать непламенный вариант. Метод позволяет детектировать единичные атомы. [c.135]

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]

Метод СФА применен для определения натрия с пределом обнаружения 12 мкг/мл [775]. Установлено, что сигнал СФА обусловлен двухступенчатым процессом, который происходит под воздействием лазеров на красителе и на неодиме. Для накачки лазера на красителе использовали вторую гармонику (632 нм) лазера на неодиме мощностью 300 кВт. Детектор ионов — нихромовая проволока диаметром 0,6 мм, находящаяся под напряжением 600 В. Предложен новый метод регистрации усиления ионизации элементов в пламени под действием лазера на красителе с перестраиваемой частотой на высоте [c.135]

Разработаны методы лазерной ступенчатой фотоионизации и резонансной флуоресценции для определения субмикроколичеств натрия с пределами обнаружения 10 и 6-10" г соответственно при атомизации хлорида натрия непламенным методом в графитовом стаканчике [109]. Для осуществления ступенчатой фотоионизации натрия использовали излучение азотного лазера и одного лазера на красителях или первой гармоники неодимового лазера и двух лазеров на красителях азотный лазер мощностью 100 кВт с частотой повторения импульсов 10 НС. Мощность второго лазера на неодим-алюминий-иттриевом гранате в первой гармонике 1,2 мВт, во второй 300 кВт, частота повторения импульсов 12,5 Гц. Ширина линии ла- [c.135]

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]

Лазеры на красителях играют важнейшую роль в атомном варианте ЛРИ [6,38]. Лазерная генерация на красителях впервые была получена в середине 60-х годов, и с тех пор характеристики лазеров на красителях непрерывно улучшаются [6.39]. [c.266]

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]

Атомно-ионизационный метод анализа был бы невозможен без использования лазеров. Поскольку наиболее селективным методом ио1П1зации атомов является нх предварительный перевод в одно из возбужденных состояний и поскольку в видимой и ультрафиолетовой областях спектра лежат спектральные линии атомов многих элементов, то имеиио лазеры, генерирующие излучение в этих областях, являются неотъемлемой частью любого прибора для атомно-ионизационного метода. В основном это лазеры, работающие на органических красителях как активных средах. Непрерывная перестройка длины волны излучения, достаточная для достижения (во многих случаях) режима насыщения, сделала лазеры на органических красителях незаменимым средством селективного возбуждения атомов многих элементов. Существует много типов таких лазеров. Наиболее часто используемые лазеры имеют следующие xapaivTepH THKH область непрерывной перестройки от —300 до 800 нм, выходная мощность 1—20 кВт в линии генерации, ширина которой варьируется от 1 до 0,01 нм при длительности 7— 12 НС в случае лазерной накачки и 1—50 мс при ламповой накачке лазера на красителях. Следующей неотъемлемой частью установки является атомизатор, в качестве которого наиболее широко, как это уже упоминалось, используется пламя, а также электротермические атомизаторы с испарением находящихся в них образцов в вакууме. Находят применение и различного вида электротермические атомизаторы, работающие при атмосферном давлении. [c.185]

Примечания Л — лазер на красителях с ламповой накачкой N(1 ИАГ — лазер на красителях, накачиваемый твердотельным неодимовым лазером А — лазер на красителях, накачиваемый азотным лазером Э — лазер на красителях, накачиваемый экснмерным лазером. [c.186]

Рио. 9.2. Схема атомно-ионизационного спектрометра с использованием в качестве атомизатора пламени I — лазер на красителях 2 — фотодиод для запуска системы обработки сигнала 3 — горелка 4 — электроды системы реги страции сигнала 5 — источник высокого напряжения 6 — предусилитель 7 — усилитель 8 — активный фильтр 9 — система обработки сигнала 10 — регистрирующее устройство [c.187]

Высокомонохроматическое излучение лазера может использоваться для возбуждения только тех молекул, которые содержат определенный изотоп. Затем какими-либо способами удаляются или собираются возбужденные молекулы. Например, и можно разделить, возбуждая I I излучением лазера на красителе и позволяя возбужденным молекулам реагировать с 1,2-дибромэтеном. Упрощенная схема показывает природу взаимодействий, приводящих к образованию 1,2-дихлорэтена [c.287]

В лазерах на красителях применяют ксантеновые, метиновые, оксазиновые красители, производные оксазола и диазола, кумарины и фталимиды. Р-рители-спирты, глицерин, H2SO4, вода и др. В пределах широких полос излучения красителей возможна плавная перестройка частоты генерации. Лазеры на красителях излучают в диапазоне длин волн 0,34-1,1 мкм при лазерной накачке в непрерывном режиме генерации достигнута выходная мощность 20 Вт, в импульсном режиме-10 Вт при длительности импульса 10 НС. Потенциальное преимущество жидкостей перед др. Л. м.-сочетание высокой плотности активных частиц и высокой оптич. однородности в больших объемах. [c.567]

Необходимым условиям ВРЛС удовлетворяют лазеры со следующими активными средами стекло, активированное неодимом растворы органических красителей щелочно-галоге-нидные кристаллы с центрами окраски кристаллы типа Т1 сапфир и др. Применяют лазеры, работающие как в импульсном, так и в непрерывном режимах. При работе в импульсном режиме удобно пользоваться ламповой накачкой, которая обеспечивает большое время генерации. Непрерывная генерация лазеров на красителях осуществляется с применением для накачки ионных аргоновых и криптоновых лазеров. Типичная схема установки показана на рис. 5.2. Наиболее часто метод ВРЛС применяют для исследований в статическом реакторе в сочетании с импульсным фотолизом. Характеристики ВРЛС даны в табл. 5.2. [c.119]

Для определения 10 г/л натрия в пламени использован лазер на красителе родамин 6Ж в метаноле с концентрацией 50 мг/л, имеющий широкую полосу пропускания 80 нм [887]. Описан атомнофлуоресцентный метод определения ряда примесей, в том числе и натрия, в водопроводной воде. Предел обнаружения натрия 2- 10" мкг/мл [1931. Сравнивались аналитические возможности атом- [c.134]

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]

В американской литературе принят термин dye laser (лазер на красителе).— Прим. пер, [c.261]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология