JP2003035665A - Time-resolved transient absorption measuring apparatus - Google Patents

Time-resolved transient absorption measuring apparatus

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JP2003035665A
JP2003035665A JP2001223439A JP2001223439A JP2003035665A JP 2003035665 A JP2003035665 A JP 2003035665A JP 2001223439 A JP2001223439 A JP 2001223439A JP 2001223439 A JP2001223439 A JP 2001223439A JP 2003035665 A JP2003035665 A JP 2003035665A
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optical
optical system
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Application number
JP2001223439A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruhisa Saito
Motoyuki Watanabe
元之 渡邉
晴久 齋藤
Original Assignee
Hamamatsu Photonics Kk
浜松ホトニクス株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using infra-red, visible or ultra-violet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/636Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited using an arrangement of pump beam and probe beam; using the measurement of optical non-linear properties

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a time-resolved transient absorption measuring apparatus by which a time-resolved transient absorption can be measured in a wide time domain from femtoseconds up to milliseconds. SOLUTION: A first optical system 2 is connected to a harmonic-component output end 11 of a laser light source 1, a second optical system 3 (including a white short-pulsed-light generation means 15) is connected to its fundamental- component output end 12, the system 3 comprises two optical paths 3A, 3B branched by a semitransparent mirror 32a, a sample 40 is irradiated sequentially with reference light and data light before and after irradiation with pumping light radiated via the first optical system, and a streak image which has wavelength-resolved and time-resolved the fluorescence and the transmitted light of the sample 40 by using a spectroscope 5 and a streak camera 6 is generated so as to be sent to a control analyzer 8 through a television camera 7.

Description

【発明の詳細な説明】 【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 [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to time-resolved transient absorption measuring apparatus for measuring the time variation of the transient absorption spectra, it can be measured in particular transient absorption spectra of the order of femtoseconds time for decomposition transient absorption measurement device. 【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 [0002] solution, solid, time-resolved transient absorption measurement for measuring the transient absorption in a very short time region As a method for tracking an irreversible reaction such as generation and annihilation course of the reaction intermediate in the photochemical reaction, such as a thin film knowledge It is and, Kokoku as an apparatus for performing such a time-resolved transient absorption measurement 6-178
66号公報に開示されている技術が知られている。 Technique disclosed in 66 JP are 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、 [0003] This technique, the sample excitation by irradiation with pulsed light, by irradiating the probe light to measure the temporal change of transmitted light intensity by a streak camera,
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。 A measures the temporal change of the transient absorption spectra, so that the irradiation position of the one split the probe light pump light, the sample light and the reference light by directing the other to other positions can be measured simultaneously it is obtained by the. 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、 Since the sample light and the reference light are those emitted simultaneously from the light source, the intensity of the probe light,
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。 It has been described that it is possible to eliminate the influence of fluctuations in the spectrum. 【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。 [0004] The present invention is, however, time resolution in this device is determined by the time resolution of the streak camera, further pump light, since the delays with the optical fiber with probe light, fiber mode dispersion would the pulse width is enlarged, time resolution deteriorates by. 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。 As for the probe light it becomes to be measured later than the long wavelength components shorter components by the group velocity dispersion, degraded time resolution. 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。 Therefore, it is difficult to perform measurement of femtosecond-picosecond even when using a camera with a high time resolution as a streak camera with high precision. 【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。 [0005] The present invention aims to provide a highly accurate, and measurable time-resolved transient absorption measuring device transient absorption with high time resolution in the time domain to the femtosecond-nanoseconds. 【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 [0006] Time-resolved transient absorption measurement apparatus according to the present invention for solving the above problems SUMMARY OF THE INVENTION comprises a laser light source for emitting pulse light including harmonics, white from the output pulses of the laser light source white pulse light generating means for generating a short pulsed light, mirrors, shutters, consists lens, a first optical system for irradiating a pump beam harmonic component output from the laser light source is guided to a sample, a mirror, shutter, lens, a half mirror, was synthesized by a half mirror back to the same optical path in terms of dividing the white pulse light output from the white pulse light generating means to the optical path length of two different light paths by a half mirror by leading to the sample after the second optical system for irradiating one after another in the sample from the pump light and the different directions before and after irradiation of the pump light 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。 When disposed on the extension optical axis of the sample in the second optical system, a spectroscopic means for outputting the spectral light emitted from the transmission and the sample of the sample, the temporal change of the light intensity output from the spectroscopic unit recording characterized in that it comprises a streak camera for the. 【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。 [0007] With this configuration, white single pulse is divided into two by the second optical system, and give rise to a difference in arrival time of the sample in accordance with the optical path length difference of the divided two light paths, the pump light it can be irradiated in succession. 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。 Before pumping light irradiation, that is, as light reference light passing through the sample before photoexcitation, after pumping light irradiation, that is, to measure the light passing through the sample after excitation as a data light. 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。 Since the two lights is obtained by dividing the same white monopulse, its components are the same, can eliminate the influence of temporal fluctuations of the light source. また、第1光学系、第2光学系はいずれもミラー、 Further, the first optical system, both the second optical system is a mirror,
シャッター、レンズ、ハーフミラーのみから構成され、 Shutter, a lens, formed only half mirror,
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。 Is not used an optical fiber, there is no possibility to occur a problem that the difference in arrival time due to the pulse spreading and wavelength components. 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。 Then, the reference light and the data light is introduced into the same optical axis, so they can be detected by a single detector, the influence of the fluctuation of the white light position can be avoided, it is possible to improve the measurement accuracy possible it is. 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。 In addition, it eliminates the influence of non-uniformity or the like due to the position of the sample in comparison with the case of incident and reference light and the data light to different positions 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。 [0008] The second optical system, it is preferable to adjust the arrival time difference of the light guided to the sample through the two optical paths by changing the optical path length of at least one of the optical paths of the split optical path. 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。 Thus it is possible to set the time interval between the reference light and the data light freely. 【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。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, will be described in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. 図1は、 Figure 1,
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。 The schematic structure of a time-resolved transient absorption measuring apparatus according to the present invention is a configuration diagram showing. 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。 To facilitate understanding of the description, the optical system is shown in a state of being simplified. 【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。 [0010] The apparatus 100 is an apparatus for measuring time-resolved transient absorption of the sample 40 placed on the sample stage 4, the laser light source 1, the white pulse light generating means 15, first and second optical system 2 , 3, the sample stage 4, the spectrometer 5 as a detection device, the streak camera 6, and a monitor 9 for displaying the television camera 7, the control analyzer 8, the analysis results. 【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。 [0011] The laser light source 1 is, for example, a femtosecond mode-locked pulsed laser light source, an output terminal 12 for outputting the fundamental wave component, and an output terminal 11 for outputting the harmonic component as a 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 [0012] The first optical system 2, the harmonic component output terminal 11
側から順に、第1シャッター21、ミラー22、23、 In order from the side, the first shutter 21, mirrors 22 and 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。 Is constituted by arranging a lens 24, is arranged to be irradiated with the pumping light from a predetermined direction to a sample 40 placed on the sample stand 4. 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L 1で表す。 Hereinafter, representative of the optical path length of the first optical system 2 up to the sample 40 from the output terminal 11 in L 1. 【0013】第2光学系3は、基本波成分の出力端12 [0013] The second optical system 3, the fundamental wave component output terminal 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 In order from the side, three mirrors 31a to 31c, a half mirror 32a is arranged, branches to the been one optical path on 3A, in turn, retroreflector motorized movably disposed in the direction of arrow X in combination mirror 33, the mirror 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。 4a, 34b are arranged, the half mirror 32b is disposed at the intersection with the other optical path 3B, it is synthesized. 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。 On the combined light path 3C, sequentially second shutter 35, the sample stage 4, a slit 36, a lens 37 is disposed, the spectrometer 5 is disposed 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 [0014] white pulse light generating means 15 is disposed between the second optical system 3 mirrors 31b and 31c, the lens 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。 5a, a white pulse light generating material 41b, such as non-linear optical element for generating white short optical pulses arranged by the fundamental wave component irradiation of the laser beam during 15c, the filter 41d is arranged to remove unnecessary light component in the subsequent stage It is. 【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。 [0015] Here, the combined light path 3C and the optical path of the first optical system is arranged so as to intersect at a predetermined angle on the specimen 40. 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L 21で、光路3 Hereinafter, the optical path length through the optical path 3A side of the second optical system 2 from the output terminal 12 up to the sample 40 with L 21, the optical path 3
B側を通る光路長をL 22で表す。 Optical path length through the B-side are expressed as 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。 The spectroscope 5 is, for example, an astigmatism correction type spectrometer, and outputs to the wavelength decomposing incident light into predetermined axial as output light. ストリークカメラ6 Streak camera 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。 Are those which decompose the incident light time to image output and a direction perpendicular to the wavelength disassembly direction of the spectroscope as a time axis.
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。 Then, the television camera 7 has a function of converting an electric signal to obtain the output image. 【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 The control analyzer 8 is, for example, a personal computer, a laser light source 1, the first shutter 2
1、第2シャッター35、電動式レトロリフレクタ3 1, the second shutter 35, motorized retroreflector 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。 3, the spectrometer 5, streak camera 6 controls the operation of the television camera 7 has a function of performing a predetermined image analysis to obtain an image taken by a television camera. 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。 Monitor 9 is a display device for displaying the analysis results and the like. 【0018】ここで、各光路の光路長の関係は、L 21 [0018] Here, the relationship between the optical path length of each optical path, L 21
1 >L 22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。 L 1> L 22 and is set to be, by further moving the motorized retroreflector 33 in the arrow X direction, it is possible to set further optical path length longer. 【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。 [0019] FIG. 2 is a diagram showing the temporal relationships of the light guided to the sample by the optical path. 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 Light guided to the second optical system through the optical path 3B (hereinafter, referred to as reference light.) And the pump light first through an optical system 1 is incident on the sample 40, the optical path 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。 Light guided to the second optical system through the A (hereinafter, referred to as a data light.) Is a diagram illustrating the relationship between the arrival time of 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。 [0020] As shown in FIG. 2, in the apparatus 100, the sample 40, the reference light, pump light, with the light reaches the order of data light, the position of the motorized retroreflector 33 the arrival time of the data light it can be adjusted by the 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。 [0021] Hereinafter, operation of the apparatus 100, Nachi Suwa, specifically described measurement of the time-resolved transient absorption characteristics of a sample 40 utilizing the present apparatus 100. 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。 Figure 3 is a flow chart illustrating the measurement procedure, Figure 4 is a schematic diagram showing an example of a streak image obtained 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L 21を所定の光路長に設定する(ステップS1)。 [0022] First, (placing only container holding the sample 40 when the sample 40 such as a liquid) sample 40 in a state that is not installed on the sample stage 4, the optical path length by driving a motorized retroreflector 33 L 21 setting 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)。 [0023] Then, the first shutter 21, the second shutter 35 closes (step 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 This state reaching the sample stage 4 of the light emitted from the laser light source 1 is in either intercepted, streak image in the absence of laser irradiation into the optical system 2, 3 of the device 100 (hereinafter, dark current referred to as an image.) can be acquired (step S
3)。 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。 Streak image by the streak camera 6 outputs the spectrometer 5 in this state is taken to the control analyzer 8 by a television camera 7. 【0024】次に、第1シャッター21を閉じたまま、 [0024] Then, while closing the first shutter 21,
第2シャッター35を開ける(ステップS4)。 The second shutter 35 is opened (step 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。 In this state, it emits a fundamental wave component from the output end 12 of the laser light source 1. 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。 This light, mirrors 31a, via 31b is guided to the white pulse light generating means 15, enters the white pulse light generating material 15b through the lens 15a. 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)。 White pulse light generating material 15b due to the light incident and emit white light pulse of approximately pulse width hundred femtoseconds (step S5). 発せられた白色光パルスは、レンズ41c、フィルタ41 The emitted white light pulse, a lens 41c, a filter 41
dを介して白色短パルス光発生手段15から出力され、 Through d are output from the white pulse light generating means 15,
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) Two to be branched by the half mirror 32a passes through the mirror 31c, the light passed through a short optical path 3B optical path lengths (Reference light)
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。 There half mirror 32b, and reaches to the sample stage 4 portions above through the second shutter 35. 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。 The light transmitted through the sample 4 is slit 36, is guided to the spectrometer 5 is wavelength-resolved by the lens 37, it is introduced into a 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 On the other hand, the other branched by the half mirror 32a light (data light) is guided optical path lengths to the long optical path 3A, electric retroreflector 33, mirrors 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。 Incident on the half mirror 32b through b, at a predetermined time difference after the reference light reaches through the second shutter 35 to reach the sample stage 4 portions. 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。 The light transmitted through the sample 4 is slit 36, is guided to the spectrometer 5 is wavelength-resolved by the lens 37, it is introduced into a 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。 The streak camera 6, introduced reference light, to decompose the wavelength-resolved light corresponding to respective data light time, it outputs the streak image as shown in Figure 4 (a). 出力された画像はテレビカメラ7 The output image is television camera 7
により制御解析装置8へと送られる(ステップS6)。 It sent to the control analyzer 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)。 The thus calculated sensitivity correction data in the acquired reference light and the wavelength by the following equation from the dark current images acquired streak image and the previous corresponding to the data beam (or wave number) position (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 Next, place the sample 40 on the sample stage 4 (step S8), and opening the first shutter 21 (step S
9)。 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。 Thus, both shutters 21, 35 is in a state opened. この状態で、レーザ光源1の出力端1 In this state, the output terminal 1 laser light source 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)。 By outputting a harmonic component and a fundamental component of the respective laser beams from 1,12 to illuminate the harmonic component and the white light pulses in succession to the sample (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 [0029] Sample 40, the reference light that has passed through the second optical path 3B of the optical system 3 is incident first, and then enters the first pump light that has passed through the optical system 2 is in a different direction, and finally a second
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。 So that the data light passing through the optical path 3A of the optical system 3 is incident. 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)。 Then, the wavelength-resolved by light spectrometer 5 which transmits light with the sample 40 emitted from therebetween sample 40, a television camera as streak image as being time-resolved by the streak camera 6 shown in FIG. 4 (b) 6 is captured by and sent to the control analyzer 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)。 The control analyzer based on streak image data obtained, to calculate the transient absorption change of the sample 40 (step S12), and displays the results on the monitor 9 (step S13). 測定結果はプリンタを用いて印刷してもよい。 Measurement results may be printed using the 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。 [0031] In the apparatus 100, by using the streak camera 6, it is possible to confirm the time position in the streak image data obtained, it is possible to perform accurate measurement. 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。 Furthermore it is possible to perform good measurement of the time resolution up to nanoseconds from femtoseconds. 【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、 Further, the laser light source 1 is the spectrum and intensity for each pulse may vary, in the apparatus 100,
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。 Using the same pulsed reference beam, as a data light, since the further incident with a time difference at the same position of the sample 40, it is possible to eliminate the influence of light position intensity fluctuations and position fluctuations, it can be performed more accurate measurements. 【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。 Furthermore, the measuring system (spectrometer 5, streak camera 6, the television camera 7) so requires only a single configuration, it is easy to the adjustment, and when measuring the reference light, data light by separate measuring equipment Unlike, the high-precision measurement can be performed since it is possible to completely eliminate the fluctuation of the measured ability of equipment. 【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。 [0034] Then, the second optical system 3, without using an optical member that may involve pulse width variations such as optical fibers, constituted by a mirror or a half mirror reference light by providing the optical path length difference, the data light it is possible to maintain the pulse width ultrashort pulse width, to prevent the deformation, thereby enabling measurement with high temporal resolution of femtoseconds 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。 Furthermore, by one of the optical path length of the second optical system 3 to the variable can be measured efficiently time variation of the transient absorption by a single 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。 [0036] In the above description has been described an example of generating the white pulse light from the fundamental wave component of the laser light may generate white short pulse light from the harmonic components. 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。 The arrangement of the white pulse light generating means 15 is not limited to the arrangement shown in Figure 1, may be disposed in any position as long as the laser light source 1 side of the optical path splitting position in the second optical system. 【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。 [0037] As described above, according to the present invention, according to the present invention, it is possible to measure the degradation transient absorption characteristics with high accuracy and high time resolution in the time domain from femtoseconds down to nanoseconds.

【図面の簡単な説明】 【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。 It is a block diagram showing a preferred embodiment BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS According to the present invention; FIG time resolved transient absorption measurement device. 【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。 [Figure 2] Reference light in the apparatus of FIG. 1, the pump light is a diagram illustrating a sample time of arrival of data relationships light. 【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。 It is a schematic view showing a streak image in the apparatus of FIG. 1; 【符号の説明】 1…レーザ光源、2…第1光学系、3…第2光学系、4 [Reference Numerals] 1 ... laser light source, 2 ... first optical system, 3 ... second optical system, 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 ... sample stage, 5 ... spectroscope, 6 ... streak camera, 7 ... TV camera, 8 ... control analyzer 9 ... monitor, 21,3
5…シャッター、22、23、31、34…ミラー、3 5 ... shutter, 22,23,31,34 ... mirror, 3
2…ハーフミラー、33…電動式レトロリフレクタ、3 2 ... half mirror, 33 ... motorized retro-reflector, 3
6…スリット、37…レンズ、40…試料。 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 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of continued 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 (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 高調波を含むパルス光を発するレーザ光源と、 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 A laser light source emitting pulsed light All Claims to claim 1, comprising a harmonic, the white pulse light generating means for generating a white short optical pulses from an output pulse of the laser light source, a mirror, a shutter, lens consists, a first optical system for irradiating a pump beam harmonic component output from the laser light source is guided to a sample, a mirror, a shutter, lens, a half mirror, said by the half mirror white pulse light by leading to the sample after synthesized by the half mirror after having divided the white output from generator pulsed light into two optical paths having different optical path lengths back the same optical path, wherein the different direction as the pump light a second optical system for irradiating one after another in the sample before and after irradiation of the pump light, distribution on the extension optical axis of said sample of said second optical system 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。 Is a spectroscopic means for outputting the spectral light emitted from the transmission and the sample the sample, a streak camera for recording the temporal variation of the light intensity output from the spectroscopic unit, time-resolved transient absorption measurement comprising the apparatus. 【請求項2】 前記第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。 Wherein said second optical system includes a feature to adjust the arrival time difference of the light guided to the through both optical path sample by changing the optical path length of at least one of the optical paths of the divided optical path time-resolved transient absorption measuring apparatus according to claim 1 wherein the.
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