一种瞬态偏振吸收光谱测量方法及实现该方法的一种激光闪光光解仪系统技术方案

本发明专利技术公开一种瞬态偏振吸收光谱测量方法及实现该方法的一种激光闪光光解仪系统，该方法包括以下步骤：用偏振态可调控的泵浦光激发待测样品；将偏振态可调控的探测光入射到待测样品上；信号检测和数据处理单元对经待测样品散射的探测光进行偏振态选择检测处理。使用本发明专利技术的方法和系统可以对具有手性分子等结构具有不对称性的待测样品进行瞬态偏振吸收光谱的检测分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光闪光光解领域。更具体地，涉及一种瞬态偏振吸收光谱检测的方法和偏振态可调控的激光闪光光解仪。
技术介绍
激光闪光光解技术(Laser Flash Photolysis)是研究受激态原子/分子光化学、光物理瞬态响应过程——瞬态吸收光谱的重要手段：由于受到泵浦激发，基态原子/分子受激跃迁，从而产生了大量激发单态、三重态分子，自由基和正、负离子等瞬态反应中间体，通过探索时间分辨吸收和发射瞬态光谱及相应的动力学信息，不但可以研究伴随反应过程的受激中间体自身的物理化学性质，而且还能够分析这些中间体之间以及它们同微环境之间的相互作用。尤其为涉及金属离子、金胶体的瞬态吸收，非贵金属催化系统的氢演化过程，三重态淬灭及能量转移的光化学过程，核自旋同步信号的反常吸收，双光子聚合过程，光致变色效应，感光降解机理、光致损伤阈值以及衍生物的光伏特性等方面的研究工作提供了一系列重要的时间分辨光谱数据。分子受光激发后，由基态跃迁到激发态，在其衰减过程中可发生一系列的变化和反应，激光闪光光解仪就是用来观测这些过程中瞬态光谱变化的仪器。激光闪光光解仪通过脉冲激光激发样品，在其垂直方向利用探测器观测样品受激后随时间变化过程中产生的瞬态中间体对探测光的吸收或者本身发射光谱的变化情况。激光闪光光解装置系统主要包括3部分：泵浦光源、探测光源以及信号检测和数据处理单元。泵浦光源的作用是通过强脉冲(一般为纳秒量级的高能量脉冲激光)使处于基态的样品受激激发，从而提供大量的瞬态中间体作为研究受体；探测光源部分与吸收谱仪类似，主要是使探测光经过受激样品，同时保证泵浦光与探测光在样品区域交叠，经过样品后的探测光可由信号检测和数据处理单元检测并进行分析。目前，经过样品后的探测光可经由单色仪被示波器接收，从而实现对特定波长的探测光进行动力学分析；或者经由光谱仪被阵列探测器(CCD)接收从而用于特定时间的谱分析研究。从本质上讲，探测光对于样品受激前后透过率即光学密度的差异反映了受激瞬态的特性，换言之，通过比
较样品受激前后对探测光吸光度(光学密度)的改变即可推断受激态的性质。但是待测样品对光的吸收性质取决于其本身特定的结构信息，在化学和生物领域存在着大量的手性分子(分子结构不具有镜像对称性)，它们对于光的偏振态异常敏感，从而导致了对于不同偏振光的吸收率差异。比如圆二色性(Circular Dichroism)即是由于分子结构的不对称性，而引起的对左右旋圆偏振光吸收程度不同的效应。利用现有的商用激光闪光光解仪，无论是对泵浦光，还是探测光，都不具有对偏振态的选择可控性。因此无法对手性样品进行偏振选择的受激激发、偏振态可调的探测光检测，从而无法进一步研究受激手性分子的瞬态动力学过程对于偏振态的选择关系，偏振态的差异对于手性和非手性分子受激前后的瞬态动力学过程的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种能够对具有手性分子的样品进行瞬态偏振吸收光谱的测量方法。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种能够对具有手性分子的样品进行瞬态偏振吸收光谱测量系统。为解决上述第一个技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种瞬态偏振吸收光谱的测量方法，包括如下步骤：制备偏振调控模块，将所述偏振调控模块耦合进泵浦光路中，所述偏振调控模块将非偏振泵浦光调制成指定偏振态后入射到待测样品上；将所述偏振调控模块耦合进探测光路中，所述偏振调控模块将非偏振探测光调制成指定偏振态后入射到待测样品上；将信号检测和数据处理单元置于探测光路上且位于待测样品之后，使经待测样品散射的探测光能被所述信号检测和数据处理单元检测到，所述信号检测和数据处理单元包括一偏振分析器，所述偏振分析器能够使经待测样品散射的探测光实现不同方向偏振态的选择检测。优选地，所述偏振态包括P偏振态、S偏振态、左旋圆偏振态、右旋圆偏振态、左旋椭圆偏振态和右旋椭圆偏振态。优选地，所述信号检测和数据处理单元根据选定偏振态的探测光的瞬态偏振吸收光谱和偏振吸光度，进行对偏振光学密度动力学变化的e指数拟合，所述偏振吸收光谱和偏振吸光度包括不同偏振态间的差值偏振光谱和差值吸光度。为解决上述第二个技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种激光闪光光解仪系统，包括：泵浦光路，用于对待测样品的偏振激发；探测光路，用于对待测样品的偏振照射；信号检测和数据处理单元，用于检测和分析待测样品的瞬态偏振光谱；所述泵浦光路上依次设有泵浦光源和将泵浦光源的出射光调制成偏振态的第一偏振调控模块，所述探测光路上依次设有探测光源和将探测光源的出射光调制成偏振态的第二偏振调控模块；所述信号检测和数据处理单元包括一偏振分析器，所述偏振分析器能使经待测样品散射的探测光实现不同方向偏振态的选择检测。优选地，所述第一偏振调控模块和第二偏振调控模块分别能够将泵浦光源的出射光和探测光源的出射光调制成P偏振态、S偏振态、左旋圆偏振态、右旋圆偏振态、左旋椭圆偏振态或右旋椭圆偏振态。优选地，所述第一偏振调控模块包括沿光路依次设置的第一起偏器和第一全波可调相移器，所述第一起偏器与第一全波可调相移器主轴之间的夹角可调节，所述第一全波可调相移器能够进行不同泵浦波长下主轴间的相位差调控，所述第一起偏器和第一全波可调相移器的工作波长覆盖泵浦光波长范围；所述第二偏振调控模块包括沿光路依次设置的第二起偏器和第二全波可调相移器，所述第二起偏器与第二全波可调相移器主轴之间的夹角可调节，所述第二全波可调相移器能够进行不同探测波长下主轴间的相位差调控，所述第二起偏器和第二全波可调相移器的工作波长覆盖探测光范围。优选地，该系统还包括用于控制第一起偏器与第一全波可调相移器主轴之间夹角调节和第二起偏器与第二全波可调相移器主轴之间夹角调节的角度控制器。优选地，所述第一全波可调相移器为第一全波液晶相位延迟器，所述第二全波可调相移器为第二全波液晶相位延迟器；该系统还包括用于控制第一全波液晶相位延迟器和第二全波液晶相位延迟器的液晶控制器。优选地，所述偏振分析器包括能够在不同偏振分量间产生附加相位差的双折射偏振晶体和调节所述双折射偏振晶体与光轴夹角的角度调谐装置。优选地，所述信号检测和数据处理单元能够接收检测指定偏振方向上的光学密度变化的时间动力学信息或不同偏振态之间的差值光谱检测。本专利技术的有益效果如下：首先本专利技术实现了对于泵浦光的偏振选择激发，包括P偏振态、S偏振态、左旋圆偏振态、右旋圆偏振态、左旋椭圆偏振态、右旋椭圆偏振态等任意泵浦激发偏振态，从而能够对待测样品，特别是对不具有对称结构的化合物及生物大分子进行结构相关的偏振选择泵浦激发；其次本专利技术实现了对于探测光的偏振选择检测，包括P偏振态、S偏振态、左旋圆偏振态、右旋圆偏振态、左旋椭圆偏振态、右旋椭圆偏振态等任意探测偏振态。从而能够推断分子结构同瞬态吸收光谱的关系，利用瞬态偏振吸收光谱探索新型的生物大分子及化合物结构。利用偏振分析器可以提取同入射探测光偏振方向相同的样品散射分量，从而研究偏振光激发的瞬态中间体在相同偏振方向上的瞬态吸收光谱特征；另一方面，还可以利用偏振分析器提取同入射探测光相垂直偏振方向的样品散射分量，从而可以研究偏振激发的瞬态中间体正交方向上的瞬态吸收情况，进而可以推断待测样品形貌或结构的各向异性对于瞬态偏振吸收光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瞬态偏振吸收光谱测量方法，其特征在于，包括如下步骤：制备偏振调控模块，将所述偏振调控模块耦合进泵浦光路中，所述偏振调控模块将非偏振泵浦光调制成偏振泵浦光后入射到待测样品上；将所述偏振调控模块耦合进探测光路中，所述偏振调控模块将非偏振探测光调制成偏振探测光后入射到待测样品上；将信号检测和数据处理单元置于探测光路上且位于待测样品之后，使经待测样品散射的探测光能被所述信号检测和数据处理单元检测到，所述信号检测和数据处理单元包括一偏振分析器，所述偏振分析器能够使经待测样品散射的探测光实现不同方向偏振态的选择检测。

【技术特征摘要】
1.一种瞬态偏振吸收光谱测量方法，其特征在于，包括如下步骤：制备偏振调控模块，将所述偏振调控模块耦合进泵浦光路中，所述偏振调控模块将非偏振泵浦光调制成偏振泵浦光后入射到待测样品上；将所述偏振调控模块耦合进探测光路中，所述偏振调控模块将非偏振探测光调制成偏振探测光后入射到待测样品上；将信号检测和数据处理单元置于探测光路上且位于待测样品之后，使经待测样品散射的探测光能被所述信号检测和数据处理单元检测到，所述信号检测和数据处理单元包括一偏振分析器，所述偏振分析器能够使经待测样品散射的探测光实现不同方向偏振态的选择检测。2.根据权利要求1所述的一种瞬态偏振吸收光谱测量方法，其特征在于：所述偏振态包括P偏振态、S偏振态、左旋圆偏振态、右旋圆偏振态、左旋椭圆偏振态和右旋椭圆偏振态。3.根据权利要求1所述的一种瞬态偏振吸收光谱测量方法，其特征在于：所述信号检测和数据处理单元根据选定偏振态的泵浦光和探测光的瞬态偏振吸收光谱和偏振吸光度，进行对偏振光学密度动力学变化的e指数拟合。4.一种激光闪光光解仪系统，包括：泵浦光路，用于对待测样品的偏振激发；探测光路，用于对待测样品的偏振照射；信号检测和数据处理单元，用于检测和分析待测样品的瞬态偏振光谱；其特征在于：所述泵浦光路上依次设有泵浦光源和将泵浦光源的出射光调制成偏振光的第一偏振调控模块，所述探测光路上依次设有探测光源和将探测光源的出射光调制成偏振光的第二偏振调控模块；所述信号检测和数据处理单元包括一偏振分析器，所述偏振分析器能使经待测样品散射的探测光实现不同方向偏振态的选择检测。5.根据权利要求4所述的一种激光闪光光解仪系统，其特征在于：所述第一偏振调控模块和第二偏振调控模块分别将泵浦光源的出射...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆珩，孟祥敏，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11