浙江大学激光技术与生命科学 光谱技术.ppt

1、激光光谱技术简介,徐云飞Tel:87953017Email:xuyf,光谱技术,一、什么是光谱？光谱就是光的强度按其波长（或频率）依次排列。用函数表示：I=I(入),如何测量光谱？,光谱,光谱,光谱,光谱技术分类,以光与物质相互作用的形式来划分：1。发射光谱2。吸收光谱,以测量技术的形式来划分：1。直接测量2。间接测量,光谱学分支,荧光光谱学红外光谱学傅里叶光谱学光声光热光谱学共振电离光谱学喇曼光谱学饱和吸收光谱学,光谱技术应用,光通信光纤复用技术,主干光纤,分光器,光谱技术应用,原子分子的能级结构,光谱技术应用,激光同位素分离技术氢原子能级：,光谱技术应用,激光分离同位素铀U,电离,E,原子

2、源,原子束,收集电场,激光,光谱技术应用,材料分析,翡翠手镯ajadeitebangle,带绿翡翠。内径52mm，厚为6mmRMB：6,000-10,000,翡翠的红外光谱,2950cm-1左右双峰或宽吸收峰表明存在有机物,萤石的结构与XRDPattern,萤石晶体化学结构式CaF2空间群：Fm3ma=5.462Z=4,（100）投影,111d=3.153,220d=1.931,311d=1.647,倒易格子,原子时钟,铯原子钟是利用原子与微波场两次作用所产生的Ramsey干涉条纹来确定原子的跃迁频率。两次作用时间的间隔越长，干涉产生的线宽就越窄，原子钟的准确度就越高。利用热原子束，原子飞经两

3、个场的时间约几十毫秒，线宽为几十赫兹，原子钟的准确度为10-13量级。在原子喷泉中利用激光冷却的慢原子，可使间隔时间延长到1秒，线宽近1赫兹。,光谱学的基础知识,二能级系统的量子化模型经典振子模型线宽与线型,二能级系统的量子化模型,爱因斯坦系数,比厄定律,经典振子模型,将发光原子看作一振荡的电偶极子：,消光系数和折射率,消光系数和折射率,vg=c/ng，ng=n+(dn/d),线性吸收和非线性吸收,线性吸收和非线性吸收,线性吸收和非线性吸收,自然线宽,0,自然线宽,0,多普勒展宽,0,波长测量,棱镜分光计光栅分光计标准具波长的标定傅里叶光谱仪,棱镜分光计,棱镜分光计,光栅光谱仪,光栅光谱仪,标

4、准具(F-P干涉仪),标准具(F-P干涉仪),波长的标定,波长的标定,傅里叶光谱仪,光电探测技术,特点：光谱范围宽测量精度高测定速度快内容：光电探测器（传感器，探头）信号处理器,光电探测器,光电探测器的功能：光信号电信号,光电探测器分类：1.热敏探测器2.光敏探测器,光电探测器的主要参数：1.灵敏度2.动态范围3.响应时间4.光谱响应范围,热敏探测器,热敏探测器,光谱响应范围,光电倍增管PMT,光电二极管PD,PSD(位置灵敏),PSD是一种连续的模拟式光斑位置检测器件,其原理是利用光照情况下光电二极管表面阻抗的变化来检测光斑的位置。和CCD等非连续(分割式)探测器相比,PSD的位置分辨率较高

5、。,CCD或CMOS,信号处理器,光子计数器锁相放大器积分平均器,一般光谱测量,Sample,Detector4,Detector1,Detector1:光电探测器Detector2：光子探测器Detector3：电子探测器Detector4：声探测器Detector5：电流探测器,Detector2,Detector5,Detector2,A,激发与消激发,激发谱,光声光谱PAS,光声光谱PAS,吸收技术,吸收技术,光电流光谱,光电流光谱,光电流光谱,电离谱,电离谱,饱和吸收光谱原理,CELL,Probingbeam,Saturationbeam,Detector,饱和光谱探测能级示意图,87Rb跃迁F=1F=0，1，2饱和吸收光谱,87Rb跃迁F=2F=1，2，3饱和吸收光谱,条件两束光必须是和同一群原子发生相互作用时才会出现以上情况，