激光光谱技术91基本原理.pptx

第第9章章 激光光谱技术激光光谱技术9.1 基本原理基本原理9.2 提高光谱探测灵敏度的方法提高光谱探测灵敏度的方法9.3 高分辨亚多普勒光谱技术高分辨亚多普勒光谱技术9.4 时间分辨光谱技术时间分辨光谱技术9.1 基本原理基本原理9.1.1 普通光源与激光光源普通光源与激光光源9.1.2 饱和效应饱和效应9.1.3 激发方法激发方法9.1.4 激光光谱的探测方法激光光谱的探测方法9.1.5 激光光谱的优点激光光谱的优点9.1.1 普通光源与激光光源普通光源与激光光源F 如果是脉冲光源功率密度可更大F线宽小、发散性小、相干性好、强度大，是激光的特点9.1.2 饱和效应饱和效应F 激光功率密度大，与物质相互作用时，有可能将物质的大部分基态粒子激发到激发态，而使得多余的光无法再被吸收，即物质相对于激光而言是透明的探测器接收的光强是否相同？这种好F 饱和效应的推导平衡情况下，总发射=总吸收饱和吸收时，即换句话说，饱和吸收时，基态粒子与激发态粒子数比约1：1F 饱和效应的推导（Cont.）入射光能量密度与入射光功率密度存在关系即饱和吸收要求光源功率密度附：F 一个例子入射光波长为600 nm时，要求功率密度达到多少时才能实现饱和效应？对激光而言这个条件很容易达到！9.1.3 激发方法激发方法F 单步激发F 多步激发：先激发到中间态，饱和效应可使粒子在中间态停留较长时间，从而能够再从中间态激发到激发态F多光子激发：激光的一种非线性效应，同时吸收多个光子，光子能量和等于能级间隔9.1.4 激光光谱的探测方法激光光谱的探测方法F常规吸收光谱探测F激光光谱探测F激光光谱中的波长标定(1)利用法布里-帕罗标准具(2)同时记录标准具干涉曲线与光谱，利用自由光程度量吸收峰的间距、半宽等(3)如果要知道波长或频率的绝对值，则需要与一个已知波长进行比较(4)将激光波长稳定在谱线中心，让光束稍有发散通过法布里-帕罗干涉仪，则会形成干涉环，将该环与已知波长的干涉环比较，即可测出当前实际波长 F波长标定的一个例子9.1.5 激光光谱的优点激光光谱的优点F 使用可调谐激光器，不需要色散系统F 使用F-P标准具进行波长标定，可以提高波长测量的准确度，从而更加准确的测量谱线的线形和轮廓F 激光的发散度小，可以来回多次反射通过样品池，增大光程，以测量吸收系数很小的粒子跃迁F 激光强度大，使得探测器带来的噪声可以忽略，增大了信号探测的信噪比，提高了灵敏度9.1.5 激光光谱的优点（激光光谱的优点（Cont.）F 激光强度大，也可以使受激态产生可观的粒子数，更利于实现受激态的吸收（如荧光光谱）F 激光强度大，有利于激发光谱的探测，如拉曼散射强度与激发光强成正比F 可使用多种去多普勒技术以减小多普勒效应，从而减小谱线展宽，提高光谱分辨率F 激光脉冲可以快速调谐，从能够利用激光光谱测量一些快变过程