Перестраиваемые лазеры на красителях

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]

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]

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]

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]

Рис. 8.2.33. Оптическая схема перестраиваемого лазера на красителе

Лазерные спектрометры высокого разрешения. Основой приборов высокого разрешения, работающих в видимой области спектра, являются перестраиваемые лазеры на красителях. Достигнутое разрешение ( 10 ), определяемое шириной выделенной линии лазерного излучения, примерно совпадает с допплеровским пределом уширения линий и обеспечивает решение задач атомной и молекулярной спектроскопии в газовой фазе. Известно много лабораторных макетов приборов, однако серийное производство пока отсутствует. В ИК-области наряду с многочисленными ла- [c.12]

Перестраиваемые лазеры на красителях, в которых используют обычные органические красители в жидком растворителе, являются неэффективными (примерно 0,2 %) и работают с малой частотой повторения импульсов (примерно 100 Гц). Растворы красителей нужно очищать до лазерного качества они разлагаются, их необходимо постоянно освежать. Концентрация красителя мала, но скорость потока растворителя высока, что создает серьезную проблему. Частота импульсов (около 10000 Гц) определяется скоростью паров урана, так что требуется большое количество последовательно работающих лазерных усилителей. [c.478]

Помещение в резонатор перестраиваемого лазера на красителях устройства для селективной фильтрации по длинам волн позволяет настроить лазер на самый центр линии поглощения образца, где сигнал поглощения является наиболее сильным. Можно также получить излучение, совпадающее по длине волны с некоторыми атомными илн ионными линиями, не наблюдающимися с обычными эмиссионными источниками линейчатого спектра. Ширину линий можно делать уже. чем естественная ширина линии поглощения свободных атомов, и в десятки [c.136]

Применение интенсивного перестраиваемого лазера на красителях для упрощения и повышения точности измерения контуров линий поглощения в измерительных ячейках должно открыть [c.155]

Лазер можно настроить на длины волн, которые поглощаются ионами, радикалами, молекулами и возбужденными частицами, а также атомами. Исследование этих частиц дает особенно ценные результаты, помогающие понять процесс установления химического равновесия п потерь атомов в атомизаторах. С помощью перестраиваемого лазера на красителях ионы некоторых редкоземельных элементов были обнаружены с помощью флуоресценции [52]. [c.158]

В качестве примера расчета в практическом случае можно привести следующие параметры, которые были измерены [20] для перестраиваемого лазера на красителях Ф = 7,0 0,7 кВт, 1= 3,5 0,ЗА, 5 = 0,4 0,1 мм . Так, для перехода в атоме таллия прп 377,6 нм в пламени воздух — ацетилен (У = 0,03) 2 = 7,64, т. е. насыщение достигнуто в пределах 12%. [c.211]

Эти теоретические предсказания качественно подтвердились экспериментально при использовании перестраиваемых лазеров на красителях [25, 26]. Рис. 4.10 и 4.11 показывают влияние уменьшения плотности падающего излучения лазера на ход кривых атомной флуоресценции таллия, индия и стронция, распыляемых в пламя воздух — ацетилен. Из вставки на рис. 4.10 видно, что лазерный луч был сфокусирован в пограничном слое пламени для того, чтобы минимизировать эффекты самообращения, которые, если они имеют место, затрудняют наблюдение. Тот же эффект показан на рис. 4.12, который демонстрирует наступление насыщения для атомов магния в пламени воздух — ацетилен. Как можно видеть, из-за самопоглощения флуоресценция 10 мкг/мл магния выше, чем флуоресценция 100 мкг/мл, если уровень плотности падающего излучения ниже [c.220]

Аналитические исследования с использованием лазерного возбуждения проводились как с импульсными, так и с непрерывными лазерами. В этом разделе главное внимание уделено использованию импульсных перестраиваемых лазеров на красителях, поскольку результаты по непрерывным лазерам изложены в гл. 8. Для накачки перестраиваемых лазеров на красителях можно использовать импульсные лампы или другие лазеры. Типичные значения мощности, скважности импульсов и спектральной ширины излучения представлены в табл. 4.2, где приведены приблизительные границы перестройки, достигаемые с наиболее важными классами красителей. Из этой таблицы видно, что характеристики импульса обычно определяются источником накачки. При использовании азотного, рубинового и неодимового лазеров длительность импульсов мала, несколько десятков наносекунд для азотного лазера она даже меньше 10 не, в то время как при использовании ламповой накачки получают больше энергии в импульсе в связи с увеличением длительности самого импульса. Однако при возбуждении азотным лазером скорость повторения может быть гораздо выше. [c.226]

В ультрафиолетовом диапазоне для перестройки по длине волны необходимо удвоить частоту излучения перестраиваемых лазеров на красителях [85а]. Поскольку эффективность генерации второй гармоники увеличивается с увеличением интенсивности основного излучения, то, фокусируя выходное излучение лазеров на красителях, работающих в импульсном режиме, на нелинейный кристалл, например КОР или КОР (дигидрофосфат рубидия), можно получить импульсы ультрафиолетового излучения большой мощности с коэффициентом преобразования до 52% [86] при входной мощности 7 МВт. Установка нелинейного кристалла внутри лазерного резонатора непрерывного лазера на красителях дает плавно [c.265]

Методом двойного резонанса, возбуждаемого аргоновым лазером п перестраиваемым лазером на красителях, были идентифицированы линии поглощения перехода молекулы N32 [144] и линии поглощения в спектре ВаО [148]. [c.283]

Исчерпывающее изучение радиационных времен жизни молекул моногалогенидов щелочноземельны.х элементов было проведено Заре и сотр. [199] с целью получения достаточно полной информации о природе связи в этих молекулах. Авторы использовали импульсный перестраиваемый лазер на красителях для возбуждения молекул МХ (М = Са, 5г, Ва X = Р, С1, Вг, I) на выбранные колебательные уровни электронных состояний Аь Аг или В соответственно. Было показано, что для получения удовлетворительного описания мо.ментов перехода (на основании результатов по времена.м жизни) следует предположить наличие перехода между двумя несвязанными орбиталями, центрированными на атоме металла. [c.296]

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]

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 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]

Дьячков А.Б., Ковалевич С.К., Песня А. В., Цветков Г. О. Узкополосный перестраиваемый лазер на красителе для фотоионизации Nd // 5-я Всероссийская (международная) научная конференция Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул . — Звенигород, 2000. [c.589]

В России этап научных исследований процесса разделения изотопов урана по методу AVLIS пройден [1]. На рис. 9.11 представлены данные РНЦ Курчатовский институт , показывающие влияние мощности лазера на разделение изотопов урана. Кривые 1, 2, 3 относятся к различным отстройкам от длины волны поглощения изотопом U-235, а вертикальная линия соответствует проектной мощности лазера для модуля мощностью 10 кг ЕРР/г. Хорошо видно, что концентрация U-235 в продукте, равная 20 %, реализуется при различных сдвигах волны возбуждающего лазера. Наиболее перспективным для технологии AVLIS представляется вариант установки, базирующейся на комплексе лазеров на парах меди, перестраиваемых лазерах на красителях и электронно-лучевом испарении урана. [c.482]

В настоящее время АФА является одним из самых чувствительных методов анализа, однако его широкое распространение затруднено отсутствием серийно выпускаемой аппаратуры как у нас в стране, так и за рубежом. В ИНХ СО АН СССР создан многоцелевой атомно-флуоресцентный анализатор на базе серийно выпускаемой аппаратурыГ -Блок-схема анализатора приведена на рис. 1. В качестве источников возбуждения используются импульсные ксеноновые лампы, лампы полого катода типа ЛСП-1, безэлектродные высокочастотные лампы типа ВСБ-2 и излучение перестраиваемого лазера на красителе. [c.115]

Узкополосный перестраиваемый лазер на красителях позволяет проводить прямое наблюдение контура поглощения. Имеются коммерческие лазеры с полной шириной полосы с дрожанием частоты менее 10МГц (3-10- нм, 10- см ), которая в 50—1000 раз уже ширины линии поглощеипя в пламенах (0,1—1 см -) нли даже в атомизаторах низкого давления типа ячейки с катодным распылением (0,05—0,2 см ). Следовательно, в любом атомизаторе можно проводить рутинные быстрые измерения контуров поглощения без внесения коррекции. [c.150]

Для некоторых элементов с помощью источников непрерывного спектра были сделаны обзоры линий поглощения с возбужденных лазерами верхних энергетических уровней. Импульсная лампа-вспышка [65, 66] или широкополосный лазер [68] обеспечивают и непрерывный спектр, и временную за-дерлчку получения спектра после возбуждающего импульса лазера. Часто используют фотографическую регистрацию, так как она позволяет получать информацию сразу о многих линиях. Карлстен [64] применял лампу-вспышку с длинным импульсом, фотоумножитель и осциллограф для наблюдения временного поведения относительно долгоживущего поглощения с метастабильного уровня бария. В качестве источника поглощения служило также широкополосное свечение флуоресцирующего раствора красителя. В этих случаях [63, 67] перестраиваемый лазер на красителе, возбуждающий верхний уровень, и флуоресцирующий краситель накачивали тем же самым лазером. Путем должной юстировки оптических путей можно обеспечить наносекундные времена задержки измерения относительно времени накачки или проводить измерения одновременно с накачкой. [c.182]

Если принять во внимание все эти соображения, то легко понять, почему импульсные перестраиваемые лазеры на красителях [6—8] могут стать инструментом, помогающим решить большое число проблем в атомно-флуоресцентном анализе. На самом деле, лазер на красителе обладает следующи.ми уникальными характеристиками 1) излучением, непрерывно перестраиваемым в видимой области спектра, а прн использовании удвоения частоты вплоть до 250 н г, 2) чрезвычайно высокими иико-выми мощностями излучения, порядка нескольких десятков киловатт 3) высокой степенью когерентности, как иространствен-ной, так и временной, что приводит к очень высоким плотностям мощности (малый размер пятна) и малой шнр1ше линии (монохроматичность) 4) при импульсном режиме очень низкой скважностью, что позволяет достичь максимального значения отношения сигнал/шум при использовании стробирующей аппаратуры для систем с ограниченным фоновым шумом. Поэтому в случае лазерного возбуждения можно ожидать лучшей чувствительности обнаружения (в связи с высокой интенсивностью [c.191]

В процессе быстрого развития атомно-флуоресцентных методов многие авторы, описывая процесс флуоресценции, использовали различную тер.минологию, что приводило в ряде случаев к путанице и многозначности. Положение усугубилось с появлением перестраиваемых лазеров на красителях, поскольку стало возможным наблюдение многих новых флуоресцентных переходов. В связи с этим авторы настоящей главы сделали попытку [9] предложить номенклатуру, согласующуюся, насколько это возможно, с терминологией, используемой в этой области различными авторами. [c.192]

Недостаток метода смешения двух частот в нелинейных кристаллах состоит в жестком ограничении диапазона перестройки вследствие необходимости выполнения условия согласования фаз. Его можно преодолеть с помощью нового метода резонансно усиленного параметрического смешения четырех частот в парах щелочных металлов [67]. Выходные пучки двух независимо перестраиваемых лазеров на красителях, накачиваемых одновременно одним и тем же азотным лазером, комбинируются в коллинеарный пучок, который фокусируется в полость трубчатой печи [68], содержащей атомный пар щелочного металла. Излучение одного из лазеров (VI.) перестраи- [c.262]

Для диапазона 2,2—4,2 мкм Пайн [104] использовал спектрометр, работающий на разностной частоте прп смешении в кристалле LiNbOs излучения перестраиваемого лазера на красителях, работающего в непрерывном режиме, с излучением аргонового лазера с фиксированной частотой [66]. При работе обоих лазеров видимого диапазона в одномодовом режиме Пайн получил перестраиваемое по частоте инфракрасное излучение мощностью 1 мкВт со спектральным разрешением 5-10 см (15 МГц) и плавной перестройкой электронными средствами в пределах 1 см . С помощью этой установки он из.мерил ограниченные доплеровским уширением спектры колебательной полосы з молекул СН4 и СН4 и с высокой точностью определил тетраэдрическое расщепление в Р- и R-ветвях. Полученное высокое разрешение существенно для выбора одной из двух моделей, предложенных для описания колебательно-вращательного взаимодействия высокого порядка, вызывающего расщепление вращательных уровней. Были исследованы также [105] уширение и сдвиг молекулярных линий при низком и высоком давлениях (давление атмосферного воздуха). [c.269]

В качестве примера абсорбционной спектроскопии в видимой области спектра с перестраиваемыми лазерами на красителях упомянем измерения линий поглощения NO2 в области 5935 А, проведенные Стевенсом и Заре [108]. Молекулы NO2 возбуждались внутри резонатора узкополосного (ширина полосы 0,035 см- ) перестраиваемого между 5939 и 5941 А импульсного лазера на красителях. Линии поглощения идентифицировали путем заниси спектров флуоресценции с соответствующих верхних уровней. В случае сильного перекрывания спектров спектроскопия возбуждения , т. е. комбинация флуоресцентных и абсорбционных методов измерений, обладает тем преимуществом по сравнению с обычной абсорбционной спектроскопией, что позволяет однозначно идентифицировать линии поглощения с помощью индуцированных лазерным излучением спектров флуоресценции. Эта работа была первым успешным исследованием вращательной структуры в видимом диапазоне крайне сложного спектра NO2. С помощью флуоресцентных измерений было доказано, например, что верхнее состояние имеет симметрию Вг и что равновесная конфигурация этого состояния характеризуется го = 1,31 А и 0о = 111°. [c.270]

Хэррингтон и Мальмштадт [177а] предложили сочетать спектрофлуориметр с перестраиваемым лазером на красителях, что оказалось крайне важным для практической аналитической химип. В конструкции имеется один монохроматор, выполняющий одновременно роль элемента настройки лазера на красителях и диспергирующей системы для получения спектров флуоресценции. При установке в монохроматоре стандартных дифракционных решеток была получена ширина полос генерации лазера на красителях, равная 1 нм, причем одновременно фотографировался спектр флуоресценции в интервале 100 нм с дисперсией 2 нм/мм. [c.292]

В случае сложных спектров, когда происходит возбуждение сразу на несколько электронных состояний, различные времена жизни этих состояний могут использоваться для выделения их вкладов в полную флуоресценцию. Такая спектроскопия с разделением по времени была проведена Прюеттом и Заре [200] при анализе вращательной структуры, обусловленной состоянием А Ч1. молекулы ВаО. Состояния А П и А Е+ одновременно возбуждались импульсным перестраиваемым лазером на красителях с шириной полосы излучения 0,2 А. Слабая флуоресценция перехода А — X с большим временем жизни (9 1 мкс) отделялась от сильной флуоресценции перехода А — X с малым времене.м жизни (менее 1 мкс) посредство.м введения временной задержки, т. е. наблюдение флуоресценции А — X проводилось только после затухания флуоресценции А—X. Таким методом удалось безошибочно идентифицировать спектр и опре-де 1ить колебательные и вращательные постоянные состояния А >П. [c.296]

Благодаря разработке мощных перестраиваемых лазеров на красителях с накачкой импульсными лампами-вспышками Бауман, Гибсон и Сэндфорд [173] методом резонансной флуоресценции с поверхности земли измерили концентрацию атомов натрия в разреженных внешних слоях атмосферы. Вслед за ними несколько групп исследователей изучили пространственные и временные изменения этого же слоя атомов натрия [7—11]. [c.407]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология