Люминесценция сигнал

Люминесцентный анализ обладает рядом важных достоинств, которые во многих случаях делают этот метод более предпочтительным по сравнению с другими методами анализа и, в частности, по сравнению с химическим анализом. Во-первых, люминесцентный метод анализа характеризуется очень высокой чувствительностью для проведения анализа достаточно иметь ничтожное количество вещества, например всего лишь Ю" г и даже меньше. Во-вторых, в процессе люминесцентного анализа исследуемое вещество полностью сохраняется, что позволяет многократно проводить анализ на одном и том же образце, анализировать уникальные образцы. В-третьих, люминесцентный анализ осуществляется очень быстро посылается возбуждающий световой сигнал и регистрируется при помощи спектрометра или спектрографа спектр люминесценции. Это позволяет проводить динамический анализ, т. е. отслеживать изменение состава вещества с течением времени. В-четвертых, люминесцентный анализ может выполняться на расстоянии. Так, посылая лазерный луч определенной длины волны в исследуемую область атмосферы и принимая поступающее из этой области люминесцентное излучение, можно изучать характер и степень загрязнения атмосферы в данном месте. [c.201]

В таких измерениях применяют следующие методы зондовый [70], метод измерения коэффициента усиления слабого сигнала, прошедшего через различные участки активного элемента [80], а также методы регистрации интенсивности люминесценции с торца активного элемента и интенсивности излучения лазера в режиме свободной генерации. Ниже приводятся результаты таких исследований для наиболее распространенных конструкций излучателей технологических лазеров. [c.125]

Экспериментальная установка подобного типа изображена на рис. 3.14, а, б. При проходе через ячейку Керра сигнал ослабляется, что неблагоприятно сказывается на измерении слабых сигналов люминесценции. Этот недостаток можно скомпенсировать, применяя управляемые усилители, в которых исполь- [c.330]

Луч газового лазера, попадая на катод фотоумножителя, вызывает сигнал, частота которого соответствует разности частот осевых мод лазерного резонатора [76]. Возбуждение люминесцентной среды тем же самым лазерным лучом вызывает люминесценцию, также модулированную по амплитуде с той же самой разностной частотой. (Правда, эта модуляция постепенно исчезает, когда период разностной частоты приближается к времени жизни люминесценции и становится меньше его.) [c.293]

Пользуясь газовым лазером как источником света в двухлучевом интерферометре и фотоумножителем как приемником, можно получить нулевой разностный сигнал, если один из лучей проходит дополнительное расстояние, равное точно половине длины волны, соответствующей разностной частоте. Тщательный анализ комбинации оптических пучков, падающих на фотокатод, показывает, что здесь происходит оптическая интерференция и интерференция разностной частоты между модами, с которой модулируется фототок, причем оптическая интерференция возможна только в случае совпадения пучков. Таким образом, при нулевом методе можно обнаруживать фазовый сдвиг сигналов с разностной частотой, обусловленный тем, что люминесценция среды происходит с постоянной времени т. Чтобы измерить сдвиг фаз, в один из лучей помещают люминесцентный образец и регистрируют изменение положения нуля. [c.293]

Я = 6330 А, зеркала устанавливают на таком расстоянии друг от друга, чтобы получить стабильные моды с частотным интервалом между ними в 155 Мгц. Приемник настраивают на частоту 155 Мгц, которая обнаруживается по биениям на звуковых частотах между этим сигналом и сигналом гетеродина. Сначала сигнал звуковой частоты снижают до нуля введением в луч предметного стекла (вместо образца) и перемещением призмы вдоль оптической скамьи. Фильтры перед фотоумножителем подбираются так, чтобы оба луча с X = 6330 А достигали приемника, но с соответствующим ослаблением (чтобы амплитуды обоих лучей стали одинаковыми, так как в противном случае нельзя получить полный нуль сигнала). При этом удобно пользоваться поляризатором для ослабления одного из лучей. Затем предметное стекло заменяют люминесцентным образцом и ставят перед фотоприемником фильтр, задерживающий излучение с длиной волны 6330 А, но пропускающий излучение люминесценции. Теперь положение призмы, отвечающее нулевому значению сигнала, будет изменяться из-за задержки по фазе, связанной с временем жизни люминесценции. [c.294]

Температуру поверхности в диапазоне 290- 400 К измеряли по времени затухания люминесценции чувствительного элемента, изготовленного из фосфатного стекла, легированного неодимом, при возбуждении ИК излучением светодиода [7.20]. При этом время спада до половинной интенсивности изменялось от 193 до 187 мкс. Температурная зависимость времени высвечивания имеет линейный характер. Случайная погрешность измерения 1 К. Столь небольшая погрешность термометрии при относительно малом изменении температурно-зависимого сигнала связана с тем, что время спада можно измерить с очень высокой точностью, поскольку регистрируемая кривая спада интенсивности во времени хорошо спрямляется в полулогарифмических координатах. [c.188]

При увеличении температуры наблюдались также уменьшение интенсивности фотолюминесценции на три порядка и увеличение ширины пика. На рис. 7.2 приведена температурная зависимость интенсивности люминесценции. Коррекция регистрируемых спектров с целью учесть изменение чувствительности фотоприемника не проводилась. Точность определения температуры кристалла по измеренной интенсивности фотолюминесценции авторы оценивают величиной 8 °С, но считают возможным уменьшение погрешности до 14-2 °С путем усовершенствования метода вычисления Е по спектру люминесценции. Для увеличения отношения сигнал/шум авторы считают необходимым применить более мощный возбуждающий лазер, а также оптическую фильтрацию излучения. [c.191]

При рассматриваемой лоренцевой форме линии люминесценции, интегрируя (2.29) от начальной Тзо (входной) до текущей 1 5 (д ) плотности энергии, получим для узкополосного усиливаемого сигнала [c.77]

Сравнивая выражение для усиления слабого сигнала (2.44) с выражениями (2.46) и (2.48) для неоднородной линии, мы видим, что они подобны, т. е. слабые сигналы усиливаются экспоненциально независимо от характера уширения и формы линии люминесценции среды. Разница заключается только в том, что энергия насыщения, входящая в эти формулы в качестве параметра, увеличивается при переходе от однородно уширенной среды к неоднородно уширенной изменяется, следовательно, критерий малости сигнала. [c.79]

На рис. 2.12 представлены экспериментальные зависимости усиления M. = W84 узкополосных (Ауг< Лу ) импульсов, спектрально совпадающих с центром линии люминесценции и имеющих сравнительно большую длительность от плотности энергии излучения Ш яо на входе усилителя для трех типов стекол при фиксированном для каждого из них значении а1. Точки на оси ординат представляют усредненное по сечению усиление слабого сигнала усилителем — Мо=ехр(а/). Относительное падение усиления с ростом плотности энергии входного сигнала происходит тем сильнее, чем больше сечепие усиления стекла. Обобщенные экспериментальные зависимости плотности энергии усиливаемых импульсов [c.85]

Если необходима спектральная селекция собранного приемной антенной локационного оптического сигнала, то для этих целей обычно используют монохроматоры, входные отверстия которых совмещают с полевой диафрагмой. В этом случае в фокальной плоскости монохроматора наблюдаются монохроматические изображения входного отверстия, число и положение которых соответствуют спектральным частотам принятого излучения. Кроме частот зондирующего лазерного излучения в локальном сигнале можно обнаружить частоты комбинационного рассеяния, а также частоты резонансной флуоресценции и полосы люминесценции аэрозолей. Разделенные в спектроанализаторе монохроматические световые потоки посылаются затем на отдельные фотодетекторы. [c.44]

Когерентный характер регистрируемого сигнала. Нелинейный оптический отклик формируется в среде при воздействии на нее одного или нескольких лазерных пучков, которые наводят волну нелинейной поляризации ее фаза определяется фазами возбуждающих волн, которые когерентны. Вследствие этого и электромагнитная волна, генерируемая волной нелинейной поляризации среды, будет когерентной. Нелинейно-оптический отклик имеет вид квазимонохроматического пучка с острой диаграммой направленности, положение оси которой определяется из условия сохранения импульса фотонов (волнового вектора) в нелинейном оптическом взаимодействии. Это позволяет эффективно производить пространственную фильтрацию сигналов с помощью диафрагм, избавляясь от нежелательного фона, связанного с некогерентными процессами, например с люминесценцией образца. [c.227]

В К. с. к. р. регистрируют рассеянный сигнал в специально выбранном спектральном диапазоне, свободном от засветок возбуждающего излучения и паразитных некогерентных эффектов типа люминесценции (обычно используется антистоксова спектральная область). Высокая коллимировапность пучка когерентно рассеянного излучения позволяет эффективно выделять полезный сигнал на фоне некогерентных засветок и помех при использовании в качестве источников зондирующего излучения узкополосных стабилизироваи-ных лазеров достигается высокое спектральное разрешение полос КР, определяемое свёрткой спектров источников. Благодаря интерференц. характеру формы спектральной линии с помощью К. с. к. р. удаётся наблюдать интерференцию нелинейных резонансов разной природы (в частности, электронных и колебат. резонансов в молекулярных средах). Исключительно высокая разрешающая способность отд. модификаций К. с. к. р. путём подбора условий интерференции даёт возможность выявлять скрытую внутр. структуру неоднородно уширенных полос рассеяния, образованных наложившимися друг па друга линиями разной симметрии. Многомерность спектров К. с. к. р. обеспечивает значительно более полное, чем в спектроскопия спонтанного КР, изучение оптич. резонансов вещества. В К. с. к. р. разработаны методы получения полных комбинац. снектров за время от 10 с до 10 с. [c.391]

К Ф. с. относится также люминесцентная спектроскопия с временным разрешением, в к-рой измеряются длительность свечения и спектры изучаемого объекта. В методах обычной люминесцентной спектроскопии в качестве детекторов используют скоростные фотоприёмники и электрон-но-оптич. преобразователи, к-рые не обеспечивают фемтосекундного временного разрешения. В люминесцентной спектроскопии, применяющей методы Ф. с., временные ворота для измерения сигнала создаёт непосредственно сам импульс, чем и достигается фемтосекундное временное разрешение. Для образования временных ворот возбуждаемая фемтосекундным импульсом люминесценция может направляться на нелинейный кристалл, где она смещи-вается с фемтосекундным лазерным импульсом. Такая схема обеспечивает временное разрешение порядка длительности импульса, т. е. сигнал на суммарной частоте образуется только во время нахождения этого импульса в кристалле. Временная эволюция свечения на фиксированной длине волны измеряется путём установки нелинейного кристалла под соответствующим утлом синхронизма и регистрации сигнала на суммарной частоте при варьировании оптич. задержки направляемого на кристалл лазерного импульса. [c.281]

Рис. 3.13. Сигнал люминесценции в зависимости от x—izjv для перечисленных ниже различных входных сигналов.

Методы регистрации изменений во времени спектров люминесценции разработаны давно. Применение классических источников света позволило продвинуться при таких измерениях в субнаносекундную область (см., например, [15, 9.1, 9,2]), Появление лазеров представило возможность дальнейшего усовершенствования методов. Простейший принцип измерений проиллюстрирован на рис. 9.2. Импульсный лазер возбуждает образец, начинающий люминесцировать. Излучение регистрируется и разрешается во времени фотоприемником. Сигнал с фотоприемника усиливается и подается на осциллограф. Временное разрешение определяется фотоприемником и электронной схемой. Оно достигает при благоприятных условиях нескольких единиц 10 ° с. Люминесцентное излучение может пропускаться [c.325]

Рис. 9.2. Регистрация процесса за-тухаийя люминесценции при помощи электронных приборов. Импульс лазера длительностью tl возбуждает образец. Излучение люминесценции проходит через монохроматор и поступает на быстродействующий фотоумножитель РМ, сигнал с которого подается на осциллограф. Развертка осциллографа запускается импульсами лазера.

Рис. 9.13. Спектрометр с высоким временным разрешением с параметрическим генератором света на базе кристаллов LiNbOs для формирования возбуждающих и пробных импульсов. (По [9.32].) В установке один из генераторов накачивается импульсами с основной длиной волны Л=1,06 мкм, другой — второй гармоникой с Л=0,53 мкм (получаемой в кристалле KDP) (см. гл. 8). Перестройка длины волны производится поворотом кристалла. Несколько фотодиодов (FD) позволяют контролировать параметры импульсов. Оба генератора могут быть приспособлены для ступенчатого возбуждения образца. В этом случае может быть определено возбуждение верхнего энергетического уровня путем измерения проинтегрированного по времени сигнала люминесценции в зависимости от времени задержки между двумя возбуждающими импульсами (часть установки, показанная на рисунке пунктиром).

В 80-е годы получил распространение термолюминесцентный датчик с волоконно-оптической линией связи, в котором сигнал о температуре чувствительного элемента переносится к регистрируюш ему прибору световым потоком. Например, измеряется длительность послесвечения небольшого активного элемента из стекла с неодимом, возбуждаемого ИК излучением мош,ного светодиода [1.29]. В другом датчике измеряется отношение интенсивностей люминесценции двух участков спектра элемента из оксисульфида европия или лантана при его возбуждении ультрафиолетовым излучением [1.30]. В этих случаях влияние электрических помех полностью исключено, поскольку отсутствует гальваническая связь между чувствительным элементом и реги-стрируюш им прибором. С помош ью таких термометров были получены некоторые важные результаты, касаюш иеся термостабилизации подложек в плазмохимическом реакторе [1.31], теплопереноса на границе [c.14]

Люминесцентная термометрия тонких пленок на отражающих подложках, основанная на измерении интенсивности ФЛ, видимо, неперспективна. Существенную проблему представляет здесь интерференция возбуждающего излучения в пленке при изменении толщины hf происходит периодическое изменение поглощения в пленке (период составляет Ahf = l2nf при нормальном падении света, но имеется еще угловая зависимость). Кроме того, происходит интерференция излучения, испускаемого пленкой [7.39, 7.40]. Оба вида интерференции влияют на интенсивность и спектр люминесценции, регистрируемой фотоприемником. Как правило, во времени происходит изменение толщины пленки (в процессах осаждения и травления), что усложняет интерпретацию сигнала. Более помехоустойчивый сигнал может быть получен при регистрации не интенсивности, а времени затухания ФЛ. Вместе с тем, для достаточно толстых пленок (например, полимерных подложек) и стекол при возбуждении люминесценции импульсами света, для которого коэффициент поглощения велик, способ термометрии по интенсивности ФЛ представляется перспективным для термометрии как неподвижных, так и движущихся подложек. [c.192]

Выражение (2.42) представляет собой, по существу, известную формулу Франца — Нодвика [601, описывающую зависимость коэффициента усиления от плотности энергии входного сигнала для среды с однородно уширенной линией люминесценции. Ее можно преобразовать к виду [c.79]

Расчетные зависи.мости относитель ого съема энергии с единицы 1Лощади усиливающей среды ii = (W s- UJ so)/(l v зап О от плотности нергии входного сигнала для однородно и неоднородно уширенных 1ИНИЙ с разной степенью неоднородности линии, построенные по /равнениям (2.35), (2.39) и (2.43) с учетом (2.49) для сравнимых условий, представлены на рис. 2.8, Спектр усиливаемого импульса считался узким и расположенным по центру линии люминесценции. Рассматривалось усиление импульсов длительностью поэтому в формулах (2.35), (2.39) и [c.80]

Для возбуждения люминесценции применяется ксеноновая лампа 29 типа ДКСШ-200, Для поддержания постоянной интенсивности светового потока лампы применена электронная система стабилизации 30 [Л. 25]. Свет лампы 29, пройдя через тонкую кварцевую пластину 27, фокусируется алюминирован-ными зеркалами 26 и 31 на входную щель А монохроматора 24 типа ЗМР-3. Часть светового потока отражается от кварцевой пластины 27 на фотоэлемент 28 типа СЦВ-3 для стабилизации светового потока с точностью 1%. Стабилизированный световой поток разлагается кварцевой призмой а монохроматора 24 в спектр и фокусируется с помощью системы зеркал б, в, г на выходную щель В. Монохроматический световой поток необходимой длины волны разворотом призмы маховичка 25 по шкале барабана длин волн выводится на выходную щель В. Для возбуждения люминесценции, ПВХ-пластиката и его компонентов применяется монохроматический световой поток с длиной волны, равной 365 нм. После выходной щели В монохроматора 24 световой поток фокусируется системой алюминированных зеркал S и 7 на исследуемый образец Р. Свет люминесценции образца 9 фокусируется линзой 2 в плоскость входной щели А монохроматора 6 типа УМ-2. Пройдя через линзу д, призму е и линзу ж, люминесцентное излучение фокусируется в виде спектра в плоскость выходной щели В. Изображение выходной щели В фокусируется линзой 18 на катод фотоэлектронного умножителя 17 типа ФЭУ-79. Умножитель 17, соединенный со стабилизатором напряжения 19, преобразует световой сигнал в э.чектрический ток, пропорциональный интенсивности падающего на катод света. Фототок поступает на предварительный усилитель 16 с делителем напряжения, позволяющим изменять масштаб [c.55]

В момент, когда световой поток люминесценции не попадает на фотоумножитель 17 (щель А закрыта диском), опорный сигнал складывается с сигналом фотоумножителя, создаваемым внутренними шумами фотоэлектронной системы (темновой сигнал). В следующий полупериод опорный сигнал складывается с сигналом люминесценции и темновым сигналом. В оба полупериода суммарные сигналы накапливаются на конденсаторах, находящихся в двух плечах мостовой схемы синхронного детектора 15, и подаются на нагрузку моста. На нагрузочном сопротивлении мостовой схемы происходит вычитание темпового сигнала из сигнала люминесценция плюс темновой сигнал . В результате получается чистый сигнал люминесценции, на котором не сказываются внутренние шумы схемы и флуктуации темнового тока умножителя. [c.56]

Постоянное напряжение, пропорциональное интенсивности люминесценции, из синхронного детектора 15 через усилитель 14, позволяющий усиливать сигнал в 1000 раз, поступает в блок коррекции спектральной чувствительности ФЭУ-79, состоящий из потенциометра 13, кулачка 12 и приводного двигателя И типа РД-09. Валы двигателей 11 и 22 кинематически связаны между собой. С выходных выводов потенциометра 13 напряжение поступает на вход усилителя (координата -/ ) двухкоординатного самопишущего потенциометра 23 типа ПДС-021М. На координату длины волны А потенциометра 23 поступает напряжение развертки спектра по длинам волн с потенциометра 21. При развертке спектра (поворот призмы е монохроматора УМ-2 синхронными двигателями 11 и 22) одновременно перемещается движок потенциометра 21 питаемого стабилизированным напряжением блока 20. Поскольку дисперсия призмы нелинейна, с проволочного потенциометра 21 при развороте призмы, т. е. перемещении спектра по выходной щели В монохроматора 6, снимается напряжение, обратно пропорциональное дисперсии призмы (изменяющееся по гиперболическому закону). Это позволяет записывать спектр в линейном масштабе. [c.57]

Двигатели 11 и 22 разворачивают кулачок 12, механически связанный с движком потенциометра 13 коррекции спектральной чувствительности установки. Профиль кулачка 12 изготовляется таким образом, чтобы установка правильно воспроизводила распределение интенсивностей в спектре ленточной светоизмерительной лампы типа СИ8-200. При развороте призмы е двигателем 22 (сканировании спектра) на вход двухкоординатного самопишущего потенциометра одновременно подаются два сигнала. Один пропорционален длине волны спектра, другой — интенсивности люминесценции на соответствующих длинах волн. На бланке самопишущего прибора ПДС-021М записывается спектр люминесценции. Ширина щели при записи спектров выбирается из условия [Л. 26] [c.57]

Спектроскопия фотолюминесценции твердых тел методически основана на измерении спектра вторичного свечения при фиксированном спектральном составе возбуждающего света и на измерении спектра возбуждения фотолюминесценции, когда приемник регистрирует вторичное излучение в узком спектральном интервале и измеряется зависимость сигнала от частоты возбуждающего света. В первом методе измеряемый спектр определяется главным образом силой осциллятора и временем жизни излучающих состояний, энергетически расположенных вблизи края фундаментального поглощения, и косвенно процессами энергетической релаксации горячих возбужденных состояний. Во втором методе в первую очередь получается информация о спектре и силе осциллятора (но не о времени жизни) электронных возбуждений в энергетической области выше края поглощения. Вклад в фотолюминесценцию полупроводников могут вносить различные механизмы излучательной рекомбинации, такие как зона—зона , зона—примесь , донор—акцептор , с участием фонона, излучение свободных, связанных или локализованных экситонов, а также экситон-поляритонная и биэкситонная рекомбинации. Фотолюминесценция структур с квантовыми ямами имеет свои характерные особенности. В частности, низкотемпературная люминесценция нелегированных квантовых ям обычно связывается с излучательной рекомбинацией экситонов, локализованных на шероховатостях интерфейсов и флуктуациях состава. Дело в том, что в реальности интер- [c.134]

Наряду с полезным сигналом на фотоприемник попадает также фоновое излучение. Оно обусловлено оптическим излучением, существующим в атмосфере в полосе приемника (например, излучение Солнца), и рассеянным излучением зондирующего лазерного импульса на частоте зондирования (аэрозольное и рэлеев-ское рассеяние) и частоте приема. Последний, практически неустранимый фоновый сигнал, может быть обусловлен одно- или мно-гофотонной люминесценцией или комбинационным рассеянием в газах атмосферы (включая как основные — азот и кислород, так и малые — в первую очередь водяной пар — компоненты атмосферы), а также свечением аэрозоля, нагретого мощным лазерным излучением. Оцененная из самых общих соображений пороговая концентрационная чувствительность флуоресцентного спектрального анализа газовых составляющих, для которых do/dQ 10 mV p, ограниченная оптической помехой из-за неконтролируемой люминесценции, может достигать уровня 1 ppt. [c.150]

Важным преимуществом АСКР над спонтанным КР является возможность регистрации сигнала в антистоксовой области, что позволяет избавиться от нежелательной люминесценции образца. Это обстоятельство имеет большое значение в спектроскопии биологических объектов и органических молекул. В спонтанном КР эффективность антистоксова рассеяния при комнатной температуре на 3—4 порядка меньше, чем эффективность стоксова КР, вследствие больцмановского распределения молекул по колебательным уровням (антистоксово КР связано с переходами молекул из возбужденного колебательного состояния в основное — рис. 4.14). При АСКР, как мы видели выше, высокая эффективность рассеяния не связана с движением населенностей по колебательным уровням при лазерном возбуждении, а обусловлена наведением когерентного дипольного момента в объеме среды, поэтому эффективность рассеяния пробной волны как в стоксову, так и в антистоксову область одинакова ). [c.250]

Рассчитанная таким образом схема осуществлена на синхротроне ФИАН Пахра (рис. 45). Канал СИ обеспечивает соединение вакуумного объема установки с вакуумной камерой ускорителя (рабочий вакуум 10" тор). Для контроля прохождения пучка СИ служат индикаторы СИ(3). Отклоняющее зеркало с углом падения излучения 83° служит одновременно и фильтром для жесткой компоненты излучения где A-min удовлетворяет условию полного отражения при угле падения i. Фокусирующее зеркало установлено также под углом скользящего падения и фокусирует излучение в меридиональной плоскости на входной щели монохроматора. На выходе монохроматора введена схема деления пучка, обеспечивающая двухлучевую регистрацию сигнала. Исследуемые образцы находятся на хладопроводе гелиевого криостата (рис. 46). Криогенный блок позволяет не только измерять оптические характеристики и люминесценцию кристаллов, но и получать кристаллические пленки [c.246]

Дальнодействие и предельная обнаружительная способность лидара на комбинационном рассеянии обычно ограничиваются люминесценцией на той же длине волны, что и сигнал комбинационного рассеяния. Эта люминесценция может иметь естественное происхождение, например за счет рассеяния солнечной радиации (или лунного света), либо возникать в результате индуцированной лазерным излучением флюоресценции. Дей- [c.265]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...