皮 秒 瞬 态 吸 收 光 谱 系 统picoTAS与日本大学，大阪大学和明治大学在日本科技厅“ 开发高级测量和分析的系统
和技术（）”计划的框架下一直在持续进行该产品的开发。
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未经
Catalog No.
UBPT 2017-08BC

picoTAS 可以轻松测量短寿命中间体。

在大多数光诱导现象中，中间体（瞬态物质）在确定反应效率和最终产物方面起着重要作用，单反应循环通常涉及在不同的时间和波长区域观察到的多个中间体。

picoTAS可以在宽范围的时间和波长范围内观察这些中间体的光吸收。因此，picoTAS可以促进高性能材料和器件的快速反应和开发的各种研究。

特征♦ 异步操作
♦ 完全覆盖间隙时间区域♦ 测量从到的宽时间范围♦ 从可见光到近红外的宽带波长覆盖♦ 去除荧光信号♦ 精简小型化 不需要光学台

什么是瞬态吸收光谱学（）・ ・ ・● 高速测量吸收（吸光度）变化

瞬态吸收光谱（）是一种
以超高速时间分辨吸收光谱的方法。 用脉冲光诱导目标样品的高速光反应，并观察随后的过程作为吸光度和吸收光谱的时间变化。
通过荧光寿命测量方法获得的信息，其是相同的时间分辨光谱，通常限于反应开始时的荧光中间体（激发单峰）的信息。 在瞬态吸收光谱的情况下，也可以获得关于非荧光中间体 中间态（短寿命自由基，电子转移态等）的信息，并且也可以跟踪初始过程之后的所有复杂的反应过程。

● 检测和鉴定短寿命中间体● 可检测不发光和发光中间体● 追踪和分析多步复杂反应过程广泛的应用目标范围picoTAS 和传统技术有什么区别 ・ ・ ・fs

psns

picoTAS抽运-探测技术差距时间区域μs

ms

纳秒闪光光解法s

主要有两种常 规 瞬态态 吸收（ ）技术术 ，泵与探针针 法和纳纳秒闪闪光光解法。 然而，这
这些方法难
难以测
测量其中存在许许多重时间区域。此外，在具有荧荧 光或磷要现象的 至 纳 秒的时
光的发发光样样品中，在许许多情况下不能获获得纯纯瞬态态吸收信号。
picoTAS 可以测测 量宽宽 时 间 范围围 ，包括常 规 方法几乎 观 察纳秒）。 此外，picoTAS 具不到的“ 间隙时时间区” （有消除荧荧光的影响的能力，因此，无论论荧光还还是非荧荧光，都可以准确地检检测和测测量到现现在无法观观察到的中间间体。

目标样品■ 荧光标记■ 光致变色■ 光开关
■ 量子点■ 人工光合作用■ 光催化剂
■ 有机太阳能电池等
■ 富勒烯
■ 卟啉
■ 光反应有机分子■ 各种金属络合物■ 二氧化钛
■ 有机 器件■ 碳纳米管等

现象学科■ 单重态■ 三重态■ 电子转移■ 电荷分离■ 自由基的形成和消失■ 准分子 产生和湮灭■ 能量转移等■ 光化学■ 光物理学■ 光生物学■ 纳米科学■ 材料化学■ 能源化学■ 环境化学等picoTAS 系统配置模型

时间和波长的覆盖范围NIR

1600 nmpicoTAS 光学单元(单色器，光学，样品室，探测器)–800 nm・光学设计使色差最小化

・双光束光学系统

VIS

纠正光源的波动薄膜样品的高激发效率

400 nm・溶液池、薄膜架・斜入射布置泵光学系统

专用示波器・自动快门（泵，探头）・探头灯自动平衡机制

ns

ps

皮秒
模型

μs

mss

亚纳秒
模型

光子晶体纤维

探头光源泵光源高重复超连续白光源模型

脉冲宽度
或者

模型 脉冲宽度

picoTAS 的泵浦光和探照灯是异步的
原理：随机交错脉冲串 (在方法中，在每个泵浦光照射下，由高速检测器记录泵光源和探测光的信号波形。从这些波形计算泵脉冲之后的探针脉冲的延迟时间。通过使用具有放大器的检测
器记录通过样品透射的探测光脉冲的每个光强度，并且基于延迟时间绘制强度。当泵
光源照射被重复时，延迟时间每次都不同，因为泵光源和探头光源是异步的。这样，在多次泵光源照射后，绘制连续的曲线。通过执行增量光密度计算，重建瞬态吸收曲线。

第一次抽运

第二次抽运

Optics Letters, 41, 1498 (2016)

第k次抽运
重建窗口

泵

I

探头t d [1 ]检测信号) 方法t d [2 ]t d [k ]Delta光密度计算td

完全覆盖间隙时间区域可以无缝测量从可见光到近红外的宽波长范围纳秒的区域，但是 picoTAS 允许测量这常规方法难以测量个迄今为止几乎从未研究过的“间隙时区”。

光（在“时空”区域，分子内和分子之间存在各种状态和过程。
“ 激发单重态” ：许多光化学反应的初始激发态“ 激发三重态” ：第二激发态在确定反应产物中起关键作用“ 自由基” ：高反应中间状态）到近红外区域（）的宽波长范围。

获得每个波长的
瞬时吸收时间曲线
频谱功率密度二苯甲酮在乙腈中，探针近来，在瞬态吸收光谱学中的近红外测量是非常需要的。 由于
picoTAS 使用超连续光源作为探测光源，可以无缝覆盖从可见差距时间区域
泵和探头

Wave length

picoTAS

picoTAS频谱功率密度激发单重态激发三重态

纳秒闪光光解（nsFP）
差距时间区域

源在从可见光到近红外区域的宽波长范围内发光。 虽然其光强度具有波长依赖性，
但是 picoTAS 可以自动调节进入探测器

自由基、能量转移、电子转移等fspsnsµsms的光强度。

s泵和探头

测量从

在 picoTAS 中用作探针光源的超连续光可观察到的现象举例系统交(ISC)选择时间提取瞬时吸收光谱到的宽时间范围picoTAS 可以测量广泛的时间范围。 它涵盖从显示和保存光谱

皮秒到毫秒的六个数量级以上，能观测从形成到完全衰减的中间体。

未来展望
通过与红外或 射线区域的皮秒探针光源的组合，可以实现更宽波长区域（能量区域）的研究。

在常规纳秒闪光光解测定中，样品的发光常常会干扰信号。由于 picoTAS 具有

巧妙的去除发光信号的方式，可以获得激发单重态和三重态等的准确的瞬态吸收（picoTAS

测量数据示例去除荧光信号时间分辨率比较（％上升时间）

picoTAS 具有比常规纳秒闪光光解系统高）信号。

picoTAS常规纳秒闪光光解模式）与非荧光样品。
picoTAS倍的时间分辨率。 时间分辨率（模式，荧光寿命测量值相当，因此 picoTAS 可广泛应用于许多反应，包括picoTAS
模式

纳秒闪光光解的典型数据～荧光观察钯卟啉的高速系统交叉（被荧光覆盖的瞬态吸收（）信号

数据由大阪大学）提供无荧光的精确的瞬态吸收（TA）信号光催化剂的高灵敏瞬态吸收测量为了阐明作为有卓越性能光催化材料二氧化钛的光反应机理，已知必须降低泵浦光强度，并且需要检测非常小的瞬态吸收（ ）信号。在该测量中，picoTAS 在纳秒时间区荧光被荧光覆盖的瞬态吸收（域内捕获小于化）。

）光谱的变化（相当于％的透射率变样品由日本大学

无荧光的精确的瞬态吸收（TA）光谱

去除picoTAS中的荧光信号
在 picoTAS 中使用的方法中，通过在每个探针脉冲信号上升之前

1

拾取信号强度，并对一系列脉冲序

富勒烯τ

提供

≃富勒烯是有机薄膜太阳能电池的电子受体富有希望的材料，其系）已知〜，因此难以通过泵和探针和间跨越的时间常数（纳秒闪光测量这种有吸引力的试剂的瞬态吸收（ ）。 通过使用picoTAS，可以从可见光到红外波长区域清楚地观察到激发单重态，和三重态的光谱。 此外，可以观察到具有微秒寿命的三重态的完全衰减曲线。

列数据集重复此过程，可以重建包括诸如荧光和磷光等发光的基线曲ISC线。 通过从单独的探针脉冲序列数
据中减去基线曲线，然后拾取探测光强度，可以获得去除发射信号的纯瞬态吸收（Pump 355 nm, 25 ps
500 nm～1250 nm）信号。

1Minimum Bin 50 ps

S1 decay

Tn←T1Sn←S1

系统规格

光学单元的尺寸模型
方式 随机交错脉冲串方法

方式
时间分辨率（ ％％上升时间）延迟时间分辨率
时间窗口波长范围
自动控制
样品
光源

顶视图被动波长泵光源探针光源

控制用电脑和软件

模型的泵光源安装空
间

〜

脉冲宽度
脉冲能量重复率
光源
脉冲宽度
重复率〜
波长扫描，光强调整，快门控制），薄膜溶液（光路长度为
激光器
皮秒模式锁定激光
和 或
和 或
和 或
μJ（可变）
皮秒超连续光源（取决于波长）±μJ

瞬态吸收时间曲线自动重构，瞬态吸收光谱转换，曲线拟合（非线性最小二乘法），文本格式数据存储

功能安装环境不需要光学台

在光学台上安装分别需要探头光源，控制电脑和示波器的安装空间。
型号还需要泵浦光源的安装空间。

后视图

正视图

模型的泵光源安装空间选项定制模型的波长可调泵光源

picoTAS根据客户对泵光源，探头光源，特殊形状样品，测量目的的需要构建系统。

激发波长可以变化。

时间、波长覆盖范围型号

光学参数发生器（泵激光器皮秒锁模激光重复率
脉冲宽度
输出能量）

泵光源推荐规格

波长范围抽运-探测技术µ脉冲能量传统方法难以测量的“差距时间区域”

1600 nm

低温液体池（°探头光源推荐规格）℃ 〜 室温（高温范围可选至

° ）

结构、功能

通过自动阀对液氮进行流量控制，带有搅拌器控制系统

通过加热光学窗口，搅拌器进行低露水冷
凝液氮层

不锈钢（

注 根据泵光源、探头光源的规格，系统性能可能受到限制。

■ 皮秒二极管激光器的单波长测量℃可以持续工作 小时）

全球解析软件400 nm-ps（皮秒）模式

nsµs

mss-ns（亚纳秒 ) 模式软件分析特征皮秒二极管激光器（单一波长）波长多组分频谱分析和各种分析功能ps脉冲）的皮秒激°探头光源fs②配有脉冲拾取器的超连续光源（可设置在）③具有高输出能量（光二极管VIS

800 nmNIR

温度范围

至※ 请联系我司以获取上述规格的资料①超连续谱光源，重复频率为纳秒闪光光解法
温度范围为

μJ

脉冲宽度

– 由美国
奇异值分解取决于光源选择，如等公司制作

全球数据拟合寿命计算，反应机理模型的选择■ 就通过最大限度地利用
方法和较低的重复率超连续光源，实现消除长寿命的发光影响的瞬态吸收系统，请联系我司。