Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов




Скачать 69.18 Kb.
НазваниеИспытания камеры и первые результаты пробных экспериментов
Дата публикации07.08.2013
Размер69.18 Kb.
ТипДокументы
lit-yaz.ru > Математика > Документы




Применение камеры К008 в нестационарной спектроскопии

В.Б. Лебедев a, Г.Г. Фельдман a, А.В. Савельев б, И. Бугар в,

Д. Хорват(младший) в

а ВНИИОФИ, Компания БИФО; б Международный лазерный центр МГУ им. М.В. Ломоносова;

в Международный лазерный центр «Братислава» (Республика Словакия)
Введение

С августа 2003 года камера К008 /1,2/, состыкованная с изображающим монохроматором/спектрографом MS3504i /3/, используется в Международном лазерном центре в Братиславе (Словакия) при проведении исследований в области нестационарной спектроскопии, в частности, при исследовании процессов флуоресценции в различных красителях. При вводе в эксплуатацию предварительно было проверено предельное временное разрешение камеры, составившее 20пс. Далее приводятся результаты пробных экспериментов по исследованию динамики флуоресценции красителя «Родамина-В».

^ Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов

В результате указанной стыковки, осуществлённой компанией БИФО совместно с Международным лазерным центром Московского Государственного университета, получился новый прибор, названный изображающим времяанализирующим монохроматором/спектрографом SVA- 01 /4/ (рис.1).


Рис.1. Внешний вид изображающего времяанализирующего

монохроматора/спектрографа SVA-01.


Основные параметры нового прибора приведены в таблице.

Таблица

NN

Наименование параметров и из размерность

Величина параметра

1

2

3

1

Спектральный диапазон (определяется диапазоном спектральной чувствительности ЭОП), нм


≤400 - ≥800

2

Обратная линейная дисперсия, нм/мм

2,37

3

Спектральное разрешение, нм

0,08

4

Шаг перестройки длины волны, нм

0,01

5

Размер кадра на катоде ЭОП, мм х мм, не менее

12,5×12,5

6

Длительность кадра: от, нс

до, мкс

8-12

600-660

7

Максимальная длина изображения щели на катоде ЭОП, мм


≥12,5

8

Эффективная длина трассы развёртки на экране ЭОП, мм

18-21

9

Коэффициент линейной развёртки на экране ЭОП:

от, нс/см

до, мкс/см


1

300

10

Пространственное разрешение на фотокатоде ЭОП, п.л./мм

≥10

11

Временное разрешение камеры К008 при ширине щели 0,05 мм: от, пс

до, мкс


20 на диап. 1нс/см 6 на диап. 300мкс/см



Управляемый дистанционно монохроматор/спектрограф MS3504i позволяет выделять либо интересующий исследователя спектральный диапазон, либо выбирать необходимую для анализа спектральную линию. Камера К008 осуществляет временную развёртку изображения спектра с необходимым временным разрешением, записывает развёрнутое изображение с помощью ПЗС телекамеры и вводит его в компьютер. В результате анализа этого изображения можно получить временной и пространственный (спектральный) профиль интенсивности регистрируемого излучения для выбранного спектрального диапазона, профили нескольких спектральных компонент или отдельной спектральной линии и измерить длительность регистрируемого излучения на любом уровне его интенсивности.

Для повышения точности измерения пространственных (спектральных) и временных интервалов, а также относительных интенсивностей входных сигналов в обоих режимах работы камеры с помощью её программного обеспечения проведена коррекция всех геометрических и фотометрических искажений, включая свет-сигнальные характеристики и нелинейность развёртки. В результате коррекции геометрические дисторсии уменьшены с 4%max до не более 1%, нелинейность развёртки с 10%max до не более 2%. В результате коррекции фотометрических искажений неоднородность коэффициента преобразования по полю изображения уменьшена с 30%max до не более 5%.

Возбуждение красителей в Международном лазерном центре в Братиславе может производиться лазерными импульсами фемто-пико и наносекундной длительности различной длины волны. При вводе прибора SVA-01 в эксплуатацию предварительно отдельно было проверено предельное временное разрешение камеры К008. Для этого на щель камеры шириной 50мкм было направлено излучение Тi:Al2O3 лазера, генерировавшего непрерывную последовательность фемтосекундных импульсов на длине волны 800нм. Период следования импульсов составлял 12,5нс (рис.2), длительность одиночного импульса, измеренная автокоррелятором, составляла 60фс.


Рис.2. Последовательность импульсов фемтосекундного лазера, развёртка 100нс/см.
На рис.3 показан отклик камеры на входной 60-ти фемтосекундный импульс. Полуширина этого отклика, представляющего собой предельное временное разрешение камеры (или её временную аппаратную функцию) на длине волны 800нм, составила 20пс.


Рис.3. Временная аппаратная функция камеры К008 на λ = 800нм,

развёртка 1нс/cм.
Предельное временное разрешение t0 нового прибора SVA-01 определяется двумя независимыми величинами – предельным временным разрешением t1 камеры К008 и предельным временным разрешением t2 монохроматора/спектрографа MS 3504i и поэтому может быть расчитано по известной формуле: .

Предельное временное разрешение t1 камеры К008 зависит от длины волны регистрируемого излучения, так как в камере используется ЭОП без ускоряющей сетки у фотокатода. В результате этого напряженность электрического поля у фотокатода недостаточна для того, чтобы обеспечить предельное временное разрешение 20пс во всём диапазоне спектральной чувствительности ЭОП. При испытаниях камеры К008 в Международном лазерном центре Московского Государственного Университета её предельное временное разрешение составило 20пс на длине волны 800нм, 53пс на длине волны 616нм, и 93пс на длине волны 400нм.

В отношение предельного временного разрешения t2 монохроматора/спектрографа MS3504i (максимального затягивания длительности импульсов регистрируемого излучения) нужно заметить следующее. Оно определяется максимальной разностью хода лучей в этом приборе и также зависит от длины волны регистрируемого излучения. При заполнении излучением всей длины дифракционной решётки оно может быть по максимуму возможной величины оценено по формуле: t2max =λL/cd, где λ – длина волны, L – полная длина дифракционной решётки (70мм), c – скорость света, d – постоянная дифракционной решётки (833нм). Заполнение регистрируемым излучением всей длины дифракционной решётки возможно в том случае, когда источник этого излучения (объект исследования) помещён вплотную к входной щели прибора и излучает в достаточно широком угле. Таким источником, к примеру, является флуоресцентное излучение красителей. При этом кювета с красителем должна находиться на входной щели прибора. Для этого случая величина t2max на указанных выше длинах волн 800, 616 и 400нм составляет соответственно 224, 173 и 112пс.

Оценка t0max для прибора SVA-01 по формуле для t0 c учётом указанных выше цифр, измеренных для К008 и рассчитанных для MS 3504i, даёт следующие результаты: 225пс на длине волны 800нм, 181пс на длине волны 616нм и 146пс на длине волны 400нм.

В случае малой расходимости регистрируемого излучения (коллимированные пучки или непосредственное излучение лазеров, кроме полупроводниковых), будет задействована не вся длина дифракционной решётки. При этом затягивание будет меньше (пропорционально l/L,где l – задействованная длина решётки). Однако нужно иметь ввиду, что при этом и спектральное разрешение прибора будет меньше.

Измерение реального предельного временного разрешения прибора SVA-01 пока не проводилось в связи с тем, что первоочередные интересы учёных Международного лазерного центра в Братиславе лежат пока что в наносекундном диапазоне времени.

В качестве одного из примеров исследований флуоресценции можно привести результаты измерения времени жизни флуоресценции раствора «Родамина В» в этаноле. Для возбуждения раствора использовалась вторая гармоника излучения неодимового лазера с модулируемой добротностью (длина волны 532нм, полуширина возбуждающего импульса tex= 9,91нс, см. рис.4).



Рис.4. Временной профиль возбуждающего импульса, развёртка 30нс/см.

Регистрация динамики флуоресценции проводилась на длине волны 585нм (рис.5).



Рис.5. Временной профиль люминесценции раствора «Родамина В» в этаноле, развёртка 30нс/см.

Полуширина импульса t на рис.5 составляет 21нс. В связи с тем, что tex не является бесконечно малой величиной по сравнению с t, время жизни флуоресценции tfl «Родамина В» может быть определено по формуле: . В результате вычислений получаем tfl = 18,52нс.
Заключение

Авторы выражают благодарность А.А. Жарикову, Г.Н. Нартову, М.А. Карпову и И.В. Головнину, принимавшим творческое участие в стыковке камеры К008 с монохроматором/спектрографом MS 3504i, а также Е.Е. Мухину за полезные консультации по спектральным приборам.
Литература

1. V.B. Lebedev, G.G. Feldman, Super small single streak and single frame image

converter camera, SPIE, Vol. 3516, pp. 85-91.

2. К008 Streak and Uniframe Camera, http: www.bifocompany.com

3. Imaging Monochromator- Spectrograph MS 3504i, http: www.solartii.com

4. SVA-01 Temporal analyzing Monochromator- Spectrograph, http:

www.bifocompany.com


Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов iconМуниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
...

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов iconМеждународная научно практическая конференция «Первые шаги в науку»
Что же остается русскому человеку, что дает силы двигаться дальше, несмотря на самые тяжелые жизненные испытания? Надежда

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов icon2. Прогнозирование допустимости сочетания морфем
В статье приводятся результаты экспериментов по моделированию речемыслительной деятельности человека на примере допустимости сочетаний...

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов iconГрафик проведения контрольных срезов, тренировочных работ, пробных экзаменов

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов iconЗаместитель директора по учебно-воспитательной работе, учитель математики
Первые осенние, первые учебные деньки! Первые встречи, искренние улыбки, лучшие надежды… с каким настроением мы встречаем новый учебный...

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов iconПрограмма вступительного испытания в магистратуру 45. 04. 01 «Филология»
Вступительное испытание проводится с целью выявления готовности абитуриентов к обучению в магистратуре. Форма вступительного испытания...

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов icon«Реализация фгос общего образования: первые результаты и перспективы»...
...

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов iconГрафик проведения контрольных срезов, тренировочных работ, пробных...

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов iconГрафик проведения контрольных срезов, тренировочных работ, пробных...

Испытания камеры и первые результаты пробных экспериментов iconПрограмма и правила проведения вступительного испытания по «Литературе»...
В ней конкретизируется содержание тем и компетенций, прописанных в образовательном стандарте, и определяется инвариантная часть учебного...



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
lit-yaz.ru
главная страница