1.激(jī)光光譜(pǔ)技(jì)術(shù)
激光拉曼光(guāng)譜技術
激光拉(lā)曼光譜是用激光作為強的(de)單(dān)色光源研究(jiū)拉曼光(guāng)譜的技術,它(tā)克服了經典拉曼光譜的弱點,使(shǐ)拉曼光譜複(fù)興起來,這種光(guāng)譜法不僅可以提供與紅外光譜相互補充的分子光譜數據,而(ér)且還能研究紅外光譜技術無能為力的許多現象和課題。 最簡單的拉曼(màn)光譜如圖所示,中(zhōng)央是瑞利散射線,它的頻率為 v0 ,也就是激發光的頻(pín)率,它的強度最大。斯托(tuō)克斯線在瑞利線的(de)低頻(pín)一(yī)側,頻率 vs=v0+ △ v ,反斯托克斯線(xiàn)在瑞利線的高(gāo)頻一側,頻率為 va= v0- △ v ,反(fǎn)斯托(tuō)克斯線比瑞利線強度小得多,反斯托克斯線與斯托克(kè)斯線通常稱為拉曼線, △ v 稱為(wéi)拉曼頻移,這種頻移和激發線得頻(pín)率無關,而是反映(yìng)散射物(wù)質得特性,即物質的能級結構,因此從拉曼頻移,我們就可以鑒別散(sàn)射(shè)樣品所包含(hán)的物(wù)質(zhì)。另一方麵,拉(lā)曼光譜強度,光譜(pǔ)線(xiàn)輪廓則可更多反映物質分子(zǐ)的信息,如物質處的濃度,溫(wēn)度等(děng)情況。如果進一步分析(xī)拉曼譜的偏(piān)振特性,則可以借助(zhù)它方便地了解分子的(de)排列情(qíng)況,如研究絲狀液晶(jīng)分子的有序(xù)性(xìng)等(děng)。
激光感生熒光光譜技術
激光感生誘導光譜是從經(jīng)典光譜技術發展起來的一種測(cè)試方法,它的應用範圍(wéi)很廣,可用於分子(zǐ)能級參(cān)數的測量,分子光譜(pǔ)的標識,分子常數(shù),躍遷幾率和夫蘭克-康登因子的(de)測量以及(jí)碰撞過(guò)程(chéng)的研究。激光感生熒光光譜是指樣品分子(zǐ)在入射激光(guāng)照射下由於共振吸(xī)收,被激發至電子激發態的特定振轉能(néng)級之後(hòu),由該上能級發出符合選擇(zé)定則(zé),向較低電子態許可能級自發(fā)輻(fú)射所形成(chéng)的光譜。激光感生熒光光譜技術(shù)可應(yīng)用於燃(rán)燒診斷,對火焰中各種成分的分(fèn)析和溫度的測定;同時還可(kě)用於研究空(kōng)氣中的自由基 HO 及 SO2 濃度的測定(dìng),對於搞清酸雨成因(yīn)機製具有重要意義。另外,通過對地質探測中的取樣介質的激光(guāng)誘導熒光光譜分(fèn)析,可以判斷油氣的存在,對於開展大麵積找油具(jù)有重(chóng)要的知道意義。
激光光聲光譜
激光光(guāng)聲光譜是以激光器為光源的光聲(shēng)光譜新技術,它隨著激光技術(shù)的(de)發展,靈敏的電容傳聲器、低噪音放大(dà)器和鎖相技術發展而進入一個新的時代,它創出了高靈敏(mǐn)度的記錄,在點壓強從1Torr到幾個(gè)大氣壓中可探測到的濃(nóng)度已低達ppb範(fàn)圍。這一技術在(zài)物理學,化學,環境科學,生物學和醫學等方(fāng)麵都有廣泛的應用。光聲光譜法的實質是待測樣品從光源吸收能量躍(yuè)遷到激發(fā)態,然後其部(bù)分能量再以熱的形式放出,並把產生的熱量換成聲能(néng)的一種光譜技術。該技術具有靈敏度高(gāo),分辨率好(hǎo)的特點,其對激光光源的要求主要表現在(zài)激光(guāng)器(qì)輸出的波長可變範圍要寬。主要的(de)應用領域是:大氣汙染(rǎn)檢測(cè)和大氣化學研究;測量熒光量子,效率;探測亞表麵層中的缺陷和範氏形變等。
2.激光冷卻和捕獲原子
操縱和控製孤立的原子一直是物理學家(jiā)追求的目標,激光冷卻和捕獲原子的研究,為此提供了現(xiàn)實的途徑。激光冷卻和捕獲原子是利用光子迎麵撞擊原子,如果激光的頻率和原子的固有頻率相一(yī)致,就(jiù)會引起原子的躍遷(qiān),原子會吸收迎麵而來的光子而減少動量。與此同時(shí),原子又會因躍遷(qiān)而發(fā)射同樣的光子(zǐ),由於其發射的(de)光子是(shì)朝著四麵八方的,因(yīn)此,每碰撞一次,原子的動量就減少一點,直至最低(dī)值。采用兩(liǎng)兩相對,沿3個正交方向的6束適當頻率的激光束,就(jiù)可以將原子(zǐ)“停留”在(zài)6束激光的(de)交匯處,同時,再利用兩個磁性線圈,給該區(qū)域加上一個可(kě)變的磁場,利用(yòng)磁場(chǎng)對原子的特征能級的(de)作用(塞曼效應)來克服原子的重(chóng)力,就可(kě)以將原子約束(shù)在一個很小的範圍內,從而實現原(yuán)子的捕獲。
3.粒子圖像測速(sù)技術 PIV(Particle Image Velocimetry)
PIV技術是在二維流場中均勻散(sàn)布跟隨性、反光性(xìng)良(liáng)好且比重與流體相當的示蹤粒(lì)子(zǐ),將激光器產生的光束經透鏡散射後形成厚度約1mm的片(piàn)光源入射到流場待測區域,CCD攝像機以垂直片光源的方向對準該區域,利用示蹤粒子對光的散射作用(yòng),記(jì)錄下兩次脈衝激光曝光時粒子的圖像,形成兩幅PIV底片。采用圖像處理技術,用自相關或互相關統計技(jì)術求取查問區內粒子位移的大(dà)小和方向,根據脈衝間隔(gé)時間,求出粒子的速(sù)度矢量,從(cóng)而對整個流場的狀態進行全麵的研究與分析。Photonics公(gōng)司的DM係列的激光器可以實現雙脈衝輸出,且脈衝間隔可調,最短可達到1μs,完全可(kě)以滿足此類應用。同時,由於兩個脈衝(chōng)由一個激光腔產生,可以很好的保證兩個脈衝的一致性。而且相比於雙頭激光輸出的裝置,其光路結構簡單,易於(yú)調節,具有不可比擬的優勢。
4.飛秒激光器的泵浦源
隨(suí)著摻鈦藍寶石激光(guāng)器與啁啾脈衝放大技術的出現,大能(néng)量的飛秒(miǎo)激(jī)光器(qì)也得到了極大的發展。對於摻鈦藍寶石飛秒激(jī)光器而言,photonics公司的DM係列綠光激光器(波(bō)長527nm/532nm)以其較大較大的脈衝能量,優異(yì)的光束質量和較高的重複頻率成(chéng)為其(qí)良好的泵浦源。