JP2003035665A - Time-resolved transient absorption measuring apparatus - Google Patents
Time-resolved transient absorption measuring apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、過渡吸収スペクト
ルの時間変化を測定する時間分解過渡吸収測定装置に関
し、特にフェムト秒オーダーの過渡吸収スペクトルを測
定可能な時間分解過渡吸収測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a time-resolved transient absorption measuring apparatus for measuring a temporal change in a transient absorption spectrum, and more particularly to a time-resolved transient absorption measuring apparatus capable of measuring a femtosecond-order transient absorption spectrum.
【０００２】[0002]
【従来の技術】溶液、固体、薄膜などの光化学反応にお
ける反応中間体の生成消滅過程といった不可逆反応を追
跡する手法として極短時間領域における過渡吸収を測定
する時間分解過渡吸収測定が知られており、そうした時
間分解過渡吸収測定を行う装置として特公平６−１７８
６６号公報に開示されている技術が知られている。2. Description of the Related Art Time-resolved transient absorption measurement for measuring transient absorption in an extremely short time region is known as a method for tracking irreversible reactions such as formation and disappearance processes of reaction intermediates in photochemical reactions such as solutions, solids and thin films. , Japanese Patent Publication No. 6-178 as a device for performing such time-resolved transient absorption measurement.
The technique disclosed in Japanese Patent No. 66 is known.
【０００３】この技術は、パルス光を照射して光励起し
た試料に、プローブ光を照射し、透過した光強度の時間
的変化をストリークカメラにより測定することにより、
過渡吸収スペクトルの時間的変化を測定するものであっ
て、このプローブ光を分割して一方をポンプ光の照射位
置、他方をそれ以外の位置に導くことでサンプル光とリ
ファレンス光を同時に測定できるようにしたものであ
る。そして、サンプル光とリファレンス光とが光源から
同時に発せられたものであるため、プローブ光の強度、
スペクトルのゆらぎの影響を排除することが可能である
と記載されている。This technique irradiates a probe light on a sample which is photoexcited by irradiating it with pulsed light, and measures the temporal change of the transmitted light intensity with a streak camera.
It measures the temporal change of the transient absorption spectrum.By dividing this probe light and guiding one to the irradiation position of the pump light and the other to the other position, it is possible to measure the sample light and the reference light at the same time. It is the one. Since the sample light and the reference light are emitted from the light source at the same time, the intensity of the probe light,
It is stated that it is possible to eliminate the effects of spectral fluctuations.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この装
置における時間分解能はストリークカメラの時間分解能
によって決定され、さらにポンプ光、プローブ光とも光
ファイバを用いて遅延させているため、ファイバモード
分散によってパルス幅が拡大してしまい、時間分解能が
劣化してしまう。また、プローブ光については群速度分
散によって短波長成分が長波長成分より遅れて計測され
ることになり、時間分解能が劣化してしまう。このた
め、ストリークカメラとして高時間分解能を有するカメ
ラを用いた場合であってもフェムト秒〜ピコ秒単位の測
定を高精度で行うことは困難であった。However, the time resolution of this apparatus is determined by the time resolution of the streak camera, and both the pump light and the probe light are delayed by using an optical fiber. Therefore, the pulse width is caused by fiber mode dispersion. Will be expanded and the time resolution will be degraded. Further, in the probe light, the short wavelength component is measured later than the long wavelength component due to the group velocity dispersion, and the time resolution is deteriorated. Therefore, even when a streak camera having a high time resolution is used, it is difficult to perform measurement in femtosecond to picosecond units with high accuracy.
【０００５】そこで本発明はフェムト秒〜ナノ秒までの
時間領域で高精度、かつ高時間分解能で過渡吸収を測定
可能な時間分解過渡吸収測定装置を提供することを課題
とする。Therefore, it is an object of the present invention to provide a time-resolved transient absorption measuring device capable of measuring transient absorption with high accuracy and high time resolution in the time domain from femtosecond to nanosecond.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係る時間分解過渡吸収測定装置は、高調波を含
むパルス光を発するレーザ光源と、このレーザ光源の出
力パルスから白色短パルス光を発生させる白色短パルス
光発生手段と、ミラー、シャッター、レンズから構成さ
れ、レーザ光源から出力される高調波成分を試料に導い
てポンプ光として照射する第１光学系と、ミラー、シャ
ッター、レンズ、ハーフミラーから構成され、ハーフミ
ラーにより白色短パルス光発生手段から出力される白色
短パルス光を光路長の異なる２つの光路へ分割したうえ
で同一光路に戻してハーフミラーにより合成した後に試
料へと導くことにより、ポンプ光と異なる方向からポン
プ光の照射前と照射後に試料に相次いで照射する第２光
学系と、第２光学系の試料の延長光軸上に配置され、試
料を透過および試料から発せられる光を分光して出力す
る分光手段と、分光手段から出力された光強度の時間的
変化を記録するストリークカメラと、を備えることを特
徴とする。In order to solve the above problems, a time-resolved transient absorption measuring apparatus according to the present invention comprises a laser light source which emits pulsed light containing harmonics, and a white short pulsed light from an output pulse of the laser light source. A first optical system configured to generate white short pulse light generating means, a mirror, a shutter, and a lens, which guides a harmonic component output from a laser light source to a sample and irradiates it as pump light, a mirror, a shutter, and a lens. , A half mirror, which splits the white short pulse light output from the white short pulse light generation means by the half mirror into two optical paths having different optical path lengths, returns them to the same optical path, and synthesizes them by the half mirror, and then to the sample. The second optical system for irradiating the sample successively from before and after the irradiation of the pump light from a direction different from the pump light, and the second optical system. A spectroscopic unit that is arranged on the extended optical axis of the sample and that disperses and outputs the light that is transmitted through the sample and emitted from the sample, and a streak camera that records the temporal change of the light intensity output from the spectroscopic unit. It is characterized by being provided.
【０００７】このように構成すると、白色単パルスは第
２光学系により二つに分割され、分割された２光路の光
路長差に応じて試料への到達時間に差を生ぜしめて、ポ
ンプ光に相前後して照射することができる。ポンプ光照
射前、つまり光励起前の試料を通過した光はリファレン
ス光として、ポンプ光照射後、つまり光励起後の試料を
通過した光をデータ光として測定される。この２つの光
は同一の白色単パルスを分割したものであるため、その
成分は同一であり、光源の時間的変動の影響を排除でき
る。また、第１光学系、第２光学系はいずれもミラー、
シャッター、レンズ、ハーフミラーのみから構成され、
光ファイバを用いていないので、パルスの広がりや波長
成分による到達時間の違いという問題が起こることがな
い。そして、リファレンス光とデータ光とが同一の光軸
に導入され、それらを一台の検出器で検出することがで
きるので、白色光位置のゆらぎの影響が回避でき、計測
精度を向上させることが可能である。また、試料の異な
る位置にリファレンス光とデータ光とを入射させる場合
と比べて試料の位置による不均一性等の影響を排除でき
る。According to this structure, the white single pulse is divided into two by the second optical system, and the arrival time at the sample is varied depending on the difference in the optical path lengths of the two divided optical paths, so that the pump light is changed. Irradiation can be done one after another. Light that has passed through the sample before pump light irradiation, that is, before photoexcitation, is measured as reference light, and light that has passed through the sample after pump light irradiation, that is, after photoexcitation, is measured as data light. Since these two lights are obtained by dividing the same white monopulse, their components are the same and the influence of the temporal fluctuation of the light source can be eliminated. The first optical system and the second optical system are both mirrors,
It consists only of shutter, lens, half mirror,
Since no optical fiber is used, problems such as pulse spread and differences in arrival time due to wavelength components do not occur. Then, the reference light and the data light are introduced to the same optical axis, and they can be detected by one detector, so that the influence of the fluctuation of the white light position can be avoided and the measurement accuracy can be improved. It is possible. Further, as compared with the case where the reference light and the data light are made incident on different positions of the sample, it is possible to eliminate the influence of nonuniformity due to the position of the sample.
【０００８】第２光学系は、分割光路のうち少なくとも
一方の光路の光路長を変更することにより両光路を介し
て試料へと導かれる光の到達時間差を調整することが好
ましい。これによりリファレンス光とデータ光との時間
間隔を自在に設定することが可能となる。The second optical system preferably adjusts the difference in the arrival time of the light guided to the sample via both optical paths by changing the optical path length of at least one of the divided optical paths. This makes it possible to freely set the time interval between the reference light and the data light.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１は、
本発明に係る時間分解過渡吸収測定装置の概略構成を示
す構成図である。説明の理解を容易にするため、光学系
は簡略化した状態で示している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Figure 1
It is a block diagram which shows schematic structure of the time resolved transient absorption measuring apparatus which concerns on this invention. The optical system is shown in a simplified state to facilitate understanding of the description.
【００１０】本装置１００は、試料台４上に配置した試
料４０の時間分解過渡吸収を測定する装置であって、レ
ーザ光源１、白色短パルス光発生手段１５、第１および
第２光学系２、３、試料台４、検出装置としての分光器
５、ストリークカメラ６、テレビカメラ７、制御解析装
置８、解析結果を表示するためのモニタ９から構成され
ている。The apparatus 100 is an apparatus for measuring the time-resolved transient absorption of a sample 40 placed on a sample table 4, and comprises a laser light source 1, white short pulse light generating means 15, first and second optical systems 2. 3, a sample stage 4, a spectroscope 5 as a detection device, a streak camera 6, a television camera 7, a control analysis device 8, and a monitor 9 for displaying an analysis result.
【００１１】レーザ光源１は、例えばフェムト秒モード
ロックパルスレーザ光源であって、基本波成分を出力す
る出力端１２と、試料４０を励起するポンプ光となる高
調波成分を出力する出力端１１とを有している。The laser light source 1 is, for example, a femtosecond mode-locked pulse laser light source, and has an output end 12 for outputting a fundamental wave component, and an output end 11 for outputting a harmonic component serving as pump light for exciting the sample 40. have.
【００１２】第１光学系２は、高調波成分の出力端１１
側から順に、第１シャッター２１、ミラー２２、２３、
レンズ２４を並べて構成されており、このポンプ光を試
料台４上に配置される試料４０に所定の方向から照射さ
れるよう配置される。以下、出力端１１から試料４０に
至るまでの第１光学系２の光路長をＬ1で表す。The first optical system 2 has a harmonic component output end 11
In order from the side, the first shutter 21, the mirrors 22, 23,
The lenses 24 are arranged side by side, and the pump light is arranged to irradiate the sample 40 arranged on the sample table 4 from a predetermined direction. Hereinafter, the optical path length of the first optical system 2 from the output end 11 to the sample 40 is represented by L 1 .
【００１３】第２光学系３は、基本波成分の出力端１２
側から順に、３つのミラー３１ａ〜３１ｃ、ハーフミラ
ー３２ａが並べられ、分岐された一方の光路３Ａ上に
は、順に、ミラーを組み合わせて矢印Ｘ方向に移動可能
に配置された電動式のレトロリフレクタ３３、ミラー３
４ａ、３４ｂが配置され、他方の光路３Ｂと交差する位
置にハーフミラー３２ｂが配置され、合成される。この
合成光路３Ｃ上には、順に第２シャッター３５、試料台
４、スリット３６、レンズ３７が配置されており、光路
の延長上に分光器５が配置されている。The second optical system 3 has an output end 12 for the fundamental wave component.
Three mirrors 31a to 31c and a half mirror 32a are arranged in order from the side, and on one of the branched optical paths 3A, an electric retroreflector is arranged so that the mirrors are combined and arranged to be movable in the arrow X direction. 33, mirror 3
4a and 34b are arranged, and the half mirror 32b is arranged at a position intersecting with the other optical path 3B and combined. The second shutter 35, the sample stage 4, the slit 36, and the lens 37 are arranged in this order on the combined optical path 3C, and the spectroscope 5 is arranged on the extension of the optical path.
【００１４】白色短パルス光発生手段１５は、第２光学
系３のミラー３１ｂと３１ｃの間に配置され、レンズ１
５ａ、１５ｃの間にレーザ光の基本波成分照射によって
白色短パルス光を発生させる非線形光学素子などの白色
短パルス光発生物質４１ｂを配置し、後段に不要な光成
分を除去するフィルタ４１ｄが配置されている。The white short pulse light generating means 15 is disposed between the mirrors 31b and 31c of the second optical system 3 and has the lens 1
A white short pulse light generating substance 41b such as a non-linear optical element that generates a white short pulse light by irradiating the fundamental wave component of the laser light is arranged between 5a and 15c, and a filter 41d that removes an unnecessary light component is arranged in the subsequent stage. Has been done.
【００１５】ここで、合成光路３Ｃと第１光学系の光路
とは試料４０上で所定の角度で交差するように配置され
ている。以下、出力端１２から試料４０に至るまでの第
２光学系２の光路３Ａ側を通る光路長をＬ21で、光路３
Ｂ側を通る光路長をＬ22で表す。Here, the combined optical path 3C and the optical path of the first optical system are arranged so as to intersect each other on the sample 40 at a predetermined angle. Hereinafter, the optical path length that passes through the optical path 3A side of the second optical system 2 from the output end 12 to the sample 40 is L 21 , and the optical path 3
The optical path length passing through the B side is represented by L 22 .
【００１６】分光器５は、例えば、非点収差補正型の分
光器であって、入射光を所定の軸方向に波長分解して出
力光として出力するものである。ストリークカメラ６
は、分光器の波長分解方向と直交する方向を時間軸方向
として入射光を時間分解して画像出力するものである。
そして、テレビカメラ７はこの出力画像を取得して電気
信号に変換する機能を有する。The spectroscope 5 is, for example, an astigmatism correction type spectroscope, which wavelength-separates incident light in a predetermined axial direction and outputs it as output light. Streak camera 6
Is for time-resolving incident light and outputting an image with the direction orthogonal to the wavelength resolving direction of the spectroscope as the time axis direction.
The television camera 7 has a function of acquiring this output image and converting it into an electric signal.
【００１７】制御解析装置８は例えば、パーソナルコン
ピュータであって、レーザ光源１、第１シャッター２
１、第２シャッター３５、電動式レトロリフレクタ３
３、分光器５、ストリークカメラ６、テレビカメラ７の
作動を制御するとともに、テレビカメラで撮影した画像
を取得して所定の画像解析を行う機能を有する。モニタ
９は、その解析結果等を表示するための表示装置であ
る。The control analysis device 8 is, for example, a personal computer, and includes a laser light source 1 and a first shutter 2.
1, 2nd shutter 35, electric retro-reflector 3
3, the spectroscope 5, the streak camera 6, and the television camera 7 are controlled, and a function of acquiring an image captured by the television camera and performing a predetermined image analysis is provided. The monitor 9 is a display device for displaying the analysis result and the like.
【００１８】ここで、各光路の光路長の関係は、Ｌ21≧
Ｌ1＞Ｌ22となるように設定されており、さらに電動式
レトロリフレクタ３３を矢印Ｘ方向に動かすことで、さ
らに光路長を長く設定することが可能である。Here, the relationship between the optical path lengths of the respective optical paths is L 21 ≧
It is set so that L 1 > L 22 , and the optical path length can be set longer by moving the electric retroreflector 33 in the direction of arrow X.
【００１９】図２は、各光路により試料に導かれる光の
時間的関係を示す図である。光路３Ｂを経て第２光学系
に導かれる光（以下、リファレンス光と呼ぶ。）と、第
１光学系１を経て試料４０に入射するポンプ光、光路３
Ａを経て第２光学系に導かれる光（以下、データ光と呼
ぶ。）の試料４０への到達時間の関係を説明する図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing the temporal relationship of the light guided to the sample by each optical path. Light guided to the second optical system via the optical path 3B (hereinafter referred to as reference light), pump light incident on the sample 40 via the first optical system 1, and optical path 3
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between arrival times of light (hereinafter, referred to as data light) guided to a second optical system via A to the sample 40.
【００２０】図２に示されるように、本装置１００で
は、試料４０には、リファレンス光、ポンプ光、データ
光の順に光が到達するとともに、データ光の到達時間を
電動式レトロリフレクタ３３の位置調整によって調整す
ることができる。As shown in FIG. 2, in the present apparatus 100, light reaches the sample 40 in the order of the reference light, the pump light, and the data light, and the arrival time of the data light is determined by the position of the electric retro-reflector 33. It can be adjusted by adjustment.
【００２１】以下、本装置１００の動作、すわなち、本
装置１００を利用した試料４０の時間分解過渡吸収特性
の測定について具体的に説明する。図３は、その測定手
順を説明するフローチャートであり、図４は、測定にお
いて取得したストリーク画像の一例を示す模式図であ
る。The operation of the apparatus 100, that is, the measurement of the time-resolved transient absorption characteristic of the sample 40 using the apparatus 100 will be specifically described below. FIG. 3 is a flowchart explaining the measurement procedure, and FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the streak image acquired in the measurement.
【００２２】まず、試料４０を試料台４に設置しない状
態で（試料４０が液体等の場合には試料４０を入れる容
器のみを配置する）、電動式レトロリフレクタ３３を駆
動して光路長Ｌ21を所定の光路長に設定する（ステップ
Ｓ１）。First, in a state where the sample 40 is not installed on the sample table 4 (when the sample 40 is a liquid or the like, only the container for containing the sample 40 is arranged), the electric retroreflector 33 is driven to set the optical path length L 21. Is set to a predetermined optical path length (step S1).
【００２３】そして、第１シャッター２１、第２シャッ
ター３５を閉じる（ステップＳ２）。この状態ではレー
ザ光源１から発せられる光の試料台４部分への到達はい
ずれも遮られるので、装置１００の光学系２、３内への
レーザ光照射がない状態におけるストリーク画像（以
下、暗電流画像と呼ぶ。）が取得できる（ステップＳ
３）。この状態での分光器５の出力のストリークカメラ
６によるストリーク画像がテレビカメラ７により制御解
析装置８へと取り込まれる。Then, the first shutter 21 and the second shutter 35 are closed (step S2). In this state, the light emitted from the laser light source 1 is blocked from reaching the sample stage 4 portion. Therefore, a streak image (hereinafter, dark current) in a state where the laser light is not radiated into the optical systems 2 and 3 of the apparatus 100. Image) can be acquired (step S)
3). The streak image of the output of the spectroscope 5 by the streak camera 6 in this state is taken into the control analysis device 8 by the television camera 7.
【００２４】次に、第１シャッター２１を閉じたまま、
第２シャッター３５を開ける（ステップＳ４）。この状
態で、レーザ光源１の出力端１２から基本波成分を発す
る。この光は、ミラー３１ａ、３１ｂを経て白色短パル
ス光発生手段１５に導かれ、レンズ１５ａを介して白色
短パルス光発生物質１５ｂに入射する。白色短パルス光
発生物質１５ｂはこの光入射に伴い、パルス幅百フェム
ト秒程度の白色光パルスを発する（ステップＳ５）。発
せられた白色光パルスは、レンズ４１ｃ、フィルタ４１
ｄを介して白色短パルス光発生手段１５から出力され、
ミラー３１ｃを経てハーフミラー３２ａで二つに分岐さ
れ、光路長の短い光路３Ｂを経た光（リファレンス光）
がハーフミラー３２ｂ、第２シャッター３５を介して先
に試料台４部分へと到達する。そして、試料４を透過し
た光がスリット３６、レンズ３７により分光器５へと導
かれて波長分解され、ストリークカメラ６へと導入され
る。Next, with the first shutter 21 closed,
The second shutter 35 is opened (step S4). In this state, the fundamental wave component is emitted from the output end 12 of the laser light source 1. This light is guided to the white short pulse light generating means 15 via the mirrors 31a and 31b, and is incident on the white short pulse light generating substance 15b via the lens 15a. The white short pulse light generating substance 15b emits a white light pulse having a pulse width of about 100 femtoseconds in response to the incident light (step S5). The emitted white light pulse has a lens 41c and a filter 41.
output from the white short pulse light generating means 15 via d,
Light that has been split into two by the half mirror 32a after passing through the mirror 31c and that has passed through the optical path 3B having a short optical path length (reference light)
Arrives at the sample stage 4 portion first via the half mirror 32b and the second shutter 35. Then, the light transmitted through the sample 4 is guided to the spectroscope 5 by the slit 36 and the lens 37, wavelength-resolved, and introduced into the streak camera 6.
【００２５】一方、ハーフミラー３２ａで分岐された他
方の光（データ光）は、光路長の長い光路３Ａへと導か
れ、電動式レトロリフレクタ３３、ミラー３４ａ、３４
ｂを経てハーフミラー３２ｂに入射して、第２シャッタ
ー３５を介してリファレンス光到達後所定の時間差をお
いて試料台４部分へと到達する。そして、試料４を透過
した光がスリット３６、レンズ３７により分光器５へと
導かれて波長分解され、ストリークカメラ６に導入され
る。On the other hand, the other light (data light) split by the half mirror 32a is guided to the optical path 3A having a long optical path length, and the electric retroreflector 33 and the mirrors 34a, 34 are provided.
After passing b, the light enters the half mirror 32b and reaches the sample stage 4 portion with a predetermined time difference after reaching the reference light through the second shutter 35. Then, the light transmitted through the sample 4 is guided to the spectroscope 5 by the slit 36 and the lens 37, wavelength-decomposed, and introduced into the streak camera 6.
【００２６】ストリークカメラ６は、導入されたリファ
レンス光、データ光それぞれに対応する波長分解光を時
間分解することで、図４（ａ）に示されるようなストリ
ーク画像を出力する。出力された画像はテレビカメラ７
により制御解析装置８へと送られる（ステップＳ６）。The streak camera 6 outputs the streak image as shown in FIG. 4A by time-resolving the wavelength-resolved lights corresponding to the introduced reference light and data light, respectively. The output image is the TV camera 7.
Is sent to the control analysis device 8 (step S6).
【００２７】こうして取得したリファレンス光とデータ
光に対応したストリーク画像と先に取得した暗電流画像
から以下の式により各波長（あるいは波数）位置におけ
る感度補正データを算出する（ステップＳ７）。Sensitivity correction data at each wavelength (or wave number) position is calculated from the streak image corresponding to the thus obtained reference light and data light and the previously obtained dark current image by the following formula (step S7).
【００２８】次に、試料台４上に試料４０を配置し（ス
テップＳ８）、第１シャッター２１を開く（ステップＳ
９）。これにより、両方のシャッター２１、３５が開か
れた状態になる。この状態で、レーザ光源１の出力端１
１、１２からそれぞれレーザ光の高調波成分と基本波成
分を出力することで、高調波成分と白色光パルスを試料
に相前後して照射する（ステップＳ１０）。Then, the sample 40 is placed on the sample table 4 (step S8), and the first shutter 21 is opened (step S).
9). As a result, both shutters 21 and 35 are opened. In this state, the output end 1 of the laser light source 1
The harmonic component and the fundamental wave component of the laser light are output from 1 and 12, respectively, so that the sample is irradiated with the harmonic component and the white light pulse before and after (step S10).
【００２９】試料４０には、第２光学系３の光路３Ｂを
経たリファレンス光が最初に入射し、その後で第１光学
系２を経たポンプ光が別の方向から入射し、最後に第２
光学系３の光路３Ａを経たデータ光が入射することにな
る。そして、その間の試料４０から発せられた光と試料
４０を透過した光が分光器５によって波長分解され、ス
トリークカメラ６によって時間分解されて図４（ｂ）に
示されるようなストリーク画像としてテレビカメラ６に
よって撮像されて、制御解析装置８へと送られる（ステ
ップＳ１１）。The reference light that has passed through the optical path 3B of the second optical system 3 first enters the sample 40, the pump light that has passed through the first optical system 2 then enters from another direction, and finally the second light.
The data light that has passed through the optical path 3A of the optical system 3 is incident. Then, the light emitted from the sample 40 and the light transmitted through the sample 40 in the meantime are wavelength-resolved by the spectroscope 5 and time-resolved by the streak camera 6, and as a streak image as shown in FIG. The image is picked up by 6 and sent to the control analysis device 8 (step S11).
【００３０】制御解析装置は取得したストリーク画像デ
ータを基にして、試料４０の過渡吸収変化を算出し（ス
テップＳ１２）、結果をモニタ９へと表示する（ステッ
プＳ１３）。測定結果はプリンタを用いて印刷してもよ
い。The control analyzer calculates the transient absorption change of the sample 40 based on the acquired streak image data (step S12), and displays the result on the monitor 9 (step S13). The measurement result may be printed using a printer.
【００３１】本装置１００では、ストリークカメラ６を
用いることで、取得したストリーク画像データ中で時間
位置を確認することができるため、精度良く測定を行う
ことができる。さらにフェムト秒からナノ秒レベルまで
時間分解能の良好な測定を行うことができる。In the apparatus 100, since the streak camera 6 is used, the time position can be confirmed in the acquired streak image data, so that the measurement can be accurately performed. Further, it is possible to perform measurement with good time resolution from femtosecond to nanosecond level.
【００３２】また、レーザ光源１は、パルスごとにその
スペクトルや強度が変動しうるが、本装置１００では、
同一パルスをリファレンス光、データ光として用い、さ
らに試料４０の同一箇所に時間差を設けて入射させるの
で、光位置強度変動や位置ゆらぎの影響を排除すること
ができ、より高精度の測定が行える。Further, the laser light source 1 can change its spectrum and intensity for each pulse.
Since the same pulse is used as the reference light and the data light and is made incident on the same position of the sample 40 with a time difference, it is possible to eliminate the influence of the light position intensity variation and the position fluctuation, and it is possible to perform the measurement with higher accuracy.
【００３３】さらに、計測系（分光計５、ストリークカ
メラ６、テレビカメラ７）が単一構成で済むので、その
調整が容易であり、リファレンス光、データ光を別々の
計測機器で測定する場合と異なり、機器による測定能の
変動を完全に排除することができるので高精度の測定が
行える。Further, since the measurement system (spectrometer 5, streak camera 6, television camera 7) is of a single construction, adjustment thereof is easy, and the case where the reference light and the data light are measured by different measuring devices is different from that in the case where the measuring devices are used. Differently, it is possible to completely eliminate the fluctuation of the measuring ability due to the equipment, so that highly accurate measurement can be performed.
【００３４】そして、第２光学系３を、光ファイバ等の
パルス幅変形を伴うことのある光学部材を用いず、ミラ
ーやハーフミラーによって構成して光路長差を設けるこ
とでリファレンス光、データ光のパルス幅を極短パルス
幅に維持することができ、その変形を防止して、フェム
ト秒レベルの高時間分解能の測定を可能としている。Then, the second optical system 3 is configured by a mirror or a half mirror without using an optical member such as an optical fiber that may be deformed in pulse width, and by providing an optical path length difference, reference light and data light are provided. The pulse width of can be maintained at an extremely short pulse width, and its deformation can be prevented to enable measurement with high time resolution of femtosecond level.
【００３５】さらに、第２光学系３の一方の光路長を可
変とすることで、過渡吸収の時間変化を一台の装置で効
率よく測定することができる。Further, by making one optical path length of the second optical system 3 variable, the time change of transient absorption can be efficiently measured by one device.
【００３６】以上の説明では、レーザ光の基本波成分か
ら白色短パルス光を生成する例を説明してきたが、高調
波成分から白色短パルス光を生成してもよい。また、白
色短パルス光発生手段１５の配置は図１に示される配置
に限られるものではなく、第２光学系における光路分岐
位置よりレーザ光源１側であればどの位置に配置しても
よい。In the above description, the example in which the white short pulse light is generated from the fundamental wave component of the laser light has been described, but the white short pulse light may be generated from the harmonic component. Further, the arrangement of the white short pulse light generating means 15 is not limited to the arrangement shown in FIG. 1, and may be arranged at any position on the laser light source 1 side from the optical path branching position in the second optical system.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、フ
ェムト秒からナノ秒に至るまでの時間域で分解過渡吸収
特性を高精度かつ高時間分解能で測定することができ
る。As described above, according to the present invention, the decomposition transient absorption characteristics can be measured with high accuracy and high time resolution in the time range from femtoseconds to nanoseconds.
【図１】本発明に係る時間分解過渡吸収測定装置の好適
な実施形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a preferred embodiment of a time-resolved transient absorption measuring device according to the present invention.
【図２】図１の装置におけるリファレンス光、ポンプ
光、データ光の試料到達時間の関係を説明する図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship among sample arrival times of reference light, pump light, and data light in the apparatus of FIG.
【図３】図１の装置における測定手順を示すフローチャ
ートである。3 is a flowchart showing a measurement procedure in the apparatus of FIG.
【図４】図１の装置におけるストリーク画像を示す模式
図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a streak image in the apparatus of FIG.
１…レーザ光源、２…第１光学系、３…第２光学系、４
…試料台、５…分光器、６…ストリークカメラ、７…テ
レビカメラ、８…制御解析装置、９…モニタ、２１、３
５…シャッター、２２、２３、３１、３４…ミラー、３
２…ハーフミラー、３３…電動式レトロリフレクタ、３
６…スリット、３７…レンズ、４０…試料。1 ... Laser light source, 2 ... 1st optical system, 3 ... 2nd optical system, 4
... sample stage, 5 ... spectroscope, 6 ... streak camera, 7 ... TV camera, 8 ... control analysis device, 9 ... monitor, 21, 3
5 ... Shutter, 22, 23, 31, 34 ... Mirror, 3
2 ... Half mirror, 33 ... Electric retro reflector, 3
6 ... Slit, 37 ... Lens, 40 ... Sample.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G043 AA01 CA03 CA05 DA06 EA01 FA01 FA03 HA01 HA02 HA05 HA09 HA11 JA01 JA02 KA02 KA08 KA09 LA03 NA06 NA13 2G059 AA05 BB04 BB08 EE01 EE12 FF01 FF04 FF08 FF09 GG01 GG08 JJ01 JJ02 JJ11 JJ13 JJ22 JJ23 KK03 KK04 LL03 MM10 PP04 2H041 AA23 AB12 AZ00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 2G043 AA01 CA03 CA05 DA06 EA01 FA01 FA03 HA01 HA02 HA05 HA09 HA11 JA01 JA02 KA02 KA08 KA09 LA03 NA06 NA13 2G059 AA05 BB04 BB08 EE01 EE12 FF01 FF04 FF08 FF09 GG01 GG08 JJ01 JJ02 JJ11 JJ13 JJ22 JJ23 KK03 KK04 LL03 MM10 PP04 2H041 AA23 AB12 AZ00
Claims (2)
源と、 前記レーザ光源の出力パルスから白色短パルス光を発生
させる白色短パルス光発生手段と、 ミラー、シャッター、レンズから構成され、前記レーザ
光源から出力される高調波成分を試料に導いてポンプ光
として照射する第１光学系と、 ミラー、シャッター、レンズ、ハーフミラーから構成さ
れ、ハーフミラーにより前記白色短パルス光発生手段か
ら出力される白色短パルス光を光路長の異なる２つの光
路へ分割したうえで同一光路に戻してハーフミラーによ
り合成した後に前記試料へと導くことにより、前記ポン
プ光と異なる方向から前記ポンプ光の照射前と照射後に
前記試料に相次いで照射する第２光学系と、 前記第２光学系の前記試料の延長光軸上に配置され、前
記試料を透過および前記試料から発せられる光を分光し
て出力する分光手段と、 前記分光手段から出力された光強度の時間的変化を記録
するストリークカメラと、 を備える時間分解過渡吸収測定装置。1. A laser light source that emits pulsed light containing harmonics, white short pulsed light generation means that generates white short pulsed light from an output pulse of the laser light source, a mirror, a shutter, and a lens. It is composed of a first optical system for guiding the harmonic component output from the light source to the sample and irradiating it as pump light, a mirror, a shutter, a lens, and a half mirror, and the half mirror outputs the white short pulse light generation means. By dividing the white short pulsed light into two optical paths having different optical path lengths, returning them to the same optical path, combining them by a half mirror, and then guiding them to the sample, before irradiation of the pump light from a direction different from the pump light, A second optical system for successively irradiating the sample after irradiation, and a second optical system arranged on an extension optical axis of the sample of the second optical system, Over and a spectroscopic unit which outputs the spectral light emitted from the sample, time-resolved transient absorption measurement device comprising: a streak camera, the recording of the temporal change of the light intensity output from the spectroscopic unit.
くとも一方の光路の光路長を変更することにより両光路
を介して前記試料へと導かれる光の到達時間差を調整す
ることを特徴とする請求項１記載の時間分解過渡吸収測
定装置。2. The second optical system adjusts a difference in arrival time of light guided to the sample through both optical paths by changing an optical path length of at least one of the divided optical paths. The time-resolved transient absorption measuring device according to claim 1.
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