अल्ट्राफास्ट टाइम-हल के पास-आईआर कार्यात्मक-संजूगेट सिस्टम के रमन मापन प्रेरित

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Chemistry

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Summary

सिग्नल उत्पादन और अनुकूलन, माप, डेटा अधिग्रहण, और एक femtosecond समय के लिए डेटा हैंडलिंग के विवरण-आईआर उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रोमीटर के पास वर्णित हैं । टोलुईन में एक-कैरोटीन की उत्तेजित-राज्य गतिशीलता पर एक निकट अवरक्त उत्तेजित रमन अध्ययन को एक प्रतिनिधि आवेदन के रूप में दिखाया गया है।

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Takaya, T., Iwata, K. Ultrafast Time-resolved Near-IR Stimulated Raman Measurements of Functional π-conjugate Systems. J. Vis. Exp. (156), e60437, doi:10.3791/60437 (2020).

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Abstract

Femtosecond बार हल उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी निकट अवरक्त (निकट-आईआर) संक्रमण के साथ अल्पकालिक यात्रियों की संरचनात्मक गतिशीलता को देखने का एक आशाजनक तरीका है, क्योंकि यह निकट-आईआर क्षेत्र में सहज रमन स्पेक्ट्रोमीटर की कम संवेदनशीलता को दूर कर सकता है। यहां, हम एक femtosecond समय के तकनीकी विवरण का वर्णन के पास-IR मल्टीप्लेक्स उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रोमीटर है कि हम हाल ही में विकसित किया है । सिग्नल उत्पादन और अनुकूलन, माप, डेटा अधिग्रहण, और अंशांकन और रिकॉर्ड किए गए डेटा के सुधार का विवरण भी प्रदान किया गया है। हम टोल्यूईन समाधान में ए-कैरोटीन की उत्साहित-राज्य गतिशीलता का विश्लेषण करने के लिए अपने स्पेक्ट्रोमीटर का एक आवेदन प्रस्तुत करते हैं। दूसरे सबसे कम उत्साहित सिंगलिस्ट (एस2)राज्य में एक सी = सी खिंचाव बैंड और सबसे कम उत्साहित सिंगलट (एस1)राज्य स्पष्ट रूप से दर्ज समय में मनाया जाता है उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रा । सरल अणुओं से जटिल सामग्रियों तक जटिल सामग्रियों के लिए जटिल सामग्री के लिए जटिल सामग्री के लिए जटिल प्रणालियों के जटिल गतिशीलता पर लागू है, femtosecond बार हल के पास-आईआर उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रोमीटर लागू है ।

Introduction

रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी सरल गैसों, तरल पदार्थों और ठोस से कार्यात्मक सामग्री और जैविक प्रणालियों के नमूनों की एक विस्तृत विविधता में अणुओं की संरचनाओं की जांच के लिए एक शक्तिशाली और बहुमुखी उपकरण है। रमन बिखरने में काफी वृद्धि होती है जब उत्तेजना प्रकाश की फोटॉन ऊर्जा अणु की इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण ऊर्जा के साथ मेल खाती है। अनुनाद रमन प्रभाव हमें कई प्रकार के अणुओं से बने नमूने में एक प्रजाति के रमन स्पेक्ट्रम का चुनिंदा रूप से निरीक्षण करने में सक्षम बनाता है। निकट-आईआर इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण बड़े-संयुग्मित संरचनाओं के साथ अणुओं की उत्साहित-राज्य गतिशीलता की जांच के लिए एक जांच के रूप में बहुत ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। सबसे कम उत्साहित एकल राज्य की ऊर्जा और जीवनकाल कई कैरोटेनॉइड के लिए निर्धारित किया गया है, जिसमें एक लंबी एक आयामी पॉलीईन श्रृंखला1,2,3है। 4,5,6,7, नैनोकणों8और समाधान9,10,11में विभिन्न फोटोकंडक्टिव पॉलिमर के लिए तटस्थ और आवेशित उत्तेजनाओं की गतिशीलता की व्यापक रूप से जांच की गई है । यदि इन प्रणालियों पर समय-समाधान निकट-आईआर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी लागू की जाती है तो यात्रियों की संरचनाओं के बारे में विस्तृत जानकारी प्राप्य होगी। हालांकि, कुछ अध्ययनों के समय पर सूचित किया गया है-आईआर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी12,13,14,15,16,क्योंकि निकट-आईआर रमन स्पेक्ट्रोमीटर की संवेदनशीलता बेहद कम है । कम संवेदनशीलता मुख्य रूप से निकट-आईआर रमन बिखरने की कम संभावना से निकलती है। सहज रमन बिखरने की संभावना आनुपातिक हैωमैंωएस3,कहांωमैं औरω क्रमशः उत्तेजना प्रकाश और रमन बिखरने प्रकाश की आवृत्तियां हैं । इसके अलावा, वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध निकट-आईआर डिटेक्टरों में यूवी और दृश्यमान क्षेत्रों में काम कर रहे सीसीडी डिटेक्टरों की तुलना में बहुत कम संवेदनशीलता है।

फेम्टोसेकंड बार हल उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी एक लेजर पल्स17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28 की स्पष्ट फोरियर-ट्रांसफॉर्म सीमा से परे रमन सक्रिय कंपन बैंड के समय पर निर्भर परिवर्तनों को देखने की एक नई विधि के रूप में उभरा है । 29,30,31,32,33. उत्तेजित रमन बिखरने दो लेजर दालों के विकिरण से उत्पन्न होता है: रमन पंप और जांच दालों। यहां यह माना जाता है कि रमन पंप पल्स की जांच पल्स से भी बड़ी फ्रीक्वेंसी होती है। जब रमन पंप और जांच दालों की आवृत्तियों के बीच का अंतर रमन सक्रिय आणविक कंपन की आवृत्ति के साथ मेल खाता है, तो कंपन विकिरणित मात्रा में बड़ी संख्या में अणुओं के लिए सुसंगत रूप से उत्साहित होता है। सुसंगत आणविक कंपन द्वारा प्रेरित Nonlinear ध्रुवीकरण जांच नाड़ी के बिजली के क्षेत्र को बढ़ाता है। यह तकनीक लगभग आईआर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए विशेष रूप से शक्तिशाली है, क्योंकि उत्तेजित रमन बिखरने से समय-हल के पास-आईआर सहज रमन स्पेक्ट्रोमीटर की संवेदनशीलता की समस्या का समाधान हो सकता है। उत्तेजित रमन बिखरने की जांच पल्स की तीव्रता परिवर्तन के रूप में पता चला है । यहां तक कि अगर एक के पास आईआर डिटेक्टर एक कम संवेदनशीलता है, उत्तेजित रमन बिखरने का पता लगाया जाएगा जब जांच की तीव्रता पर्याप्त रूप से वृद्धि हुई है । उत्तेजित रमन बिखरने की संभावना आनुपातिक हैωआरपीωएसआरएस,कहांωआरपी औरωएसआरएस रमन पंप पल्स और उत्तेजित रमन बिखरने की आवृत्तियों क्रमशः20हैं । उत्तेजित रमन बिखरने के लिए आवृत्तियों, ωआरपी और ωएसआरएस,क्रमशः सहज रमन बिखरने के लिए ωमैं और ωएस के बराबर हैं । हमने हाल ही में एक स्त्री-संकल्पित निकट-आईआर रमन स्पेक्ट्रोमीटर विकसित किया है, जिसमें उत्तेजित रमन बिखरने की संरचनाओं औरअल्पकालिक क्षणिकों की गतिशीलता की जांच के लिए2,3,7,10का उपयोग किया गया है । इस लेख में, हम अपने स्त्री-रोधी के तकनीकी विवरण प्रस्तुत करते हैं-आईआर मल्टीप्लेक्स ने रमन स्पेक्ट्रोमीटर को उत्तेजित किया। ऑप्टिकल संरेखण, समय-संकल्पित रमन स्पेक्ट्रा का अधिग्रहण, और रिकॉर्ड ेड स्पेक्ट्रा के अंशांकन और सुधार का वर्णन किया गया है। टोलुईन समाधान में ए-कैरोटीन की उत्साहित-राज्य गतिशीलता का अध्ययन स्पेक्ट्रोमीटर के प्रतिनिधि आवेदन के रूप में किया जाता है।

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Protocol

1. इलेक्ट्रिक उपकरणों का स्टार्टअप

  1. अपने ऑपरेशन मैनुअल के अनुसार फेमोसेकंड टीआई: नीलम लेजर सिस्टम चालू करें। लेजर सिस्टम को गर्म करने के लिए 2 घंटे इंतजार करें।
  2. ऑप्टिकल हेलिकॉप्टर, ट्रांसलेशनल स्टेज कंट्रोलर्स, स्पेक्ट्रोग्राफ, इंगास ऐरे डिटेक्टर और सिस्टम को गर्म करते समय कंप्यूटर के पावर स्विच चालू करें। डिटेक्टर के देवर को लिक्विड नाइट्रोजन से भरें।

2. स्पेक्ट्रोमीटर का ऑप्टिकल संरेखण

  1. मिरर एडजस्टमेंट(चित्रा 1बी)
    1. मिरर माउंट पर समर्थन की स्थिति की जांच करें।
    2. यदि समर्थन माउंट के निचले हिस्से में स्थित है, तो क्रमशः ऊर्ध्वाधर दिशा में प्रतिबिंबित लेजर बीम को नीचे और ऊपर यात्रा करने के लिए माउंट दक्षिणावर्त और वामावर्त के ऊपरी घुंडी को चालू करें। यदि समर्थन माउंट के ऊपरी हिस्से पर स्थित है तो घुंडी को विपरीत दिशा में घुमाएं।
    3. माउंट दक्षिणावर्त और वामावर्त के बाईं ओर घुंडी बारी करने के लिए परिलक्षित लेजर बीम सही और क्षैतिज दिशा में छोड़ दिया, क्रमशः, अगर समर्थन माउंट के दाईं ओर स्थित है यात्रा करते हैं । यदि समर्थन माउंट के बाईं ओर स्थित है तो घुंडी को विपरीत दिशा में घुमाएं।
  2. लेंस संरेखण
    1. एक स्क्रीन के रूप में लेंस के पीछे एक ग्रिड के साथ एक व्यापार कार्ड रखें।
    2. लेंस निकालें। घटना बीम परिचय और यह स्क्रीन हिट करते हैं । स्क्रीन पर बीम स्पॉट की स्थिति को कलम से चिह्नित करते हैं।
    3. बीम को ब्लॉक करें और लेंस रखें। बीम को पेश करें और पुष्टि करें कि यह स्क्रीन पर निशान को बिल्कुल हिट करता है। यदि ऐसा नहीं होता है, तो लेंस की ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज स्थितियों को समायोजित करें।
    4. होल के साथ बिजनेस कार्ड तैयार करें। घटना बीम लेंस के सामने छेद के माध्यम से गुजरती हैं और पुष्टि करते हैं कि लेंस द्वारा बीम का विशिष्ट प्रतिबिंब घटना बीम के बिल्कुल विपरीत दिशा में यात्रा करता है। यदि ऐसा नहीं होता है, तो लेंस के कोण को समायोजित करें।
  3. लेजर बीम संरेखण(चित्रा 1सी)
    1. स्क्रीन के रूप में आईरिस 2 (i2) के पीछे एक बिजनेस कार्ड रखें।
    2. बीम को धारा 2.1 के अनुसार दर्पण 1 (एम1) को समायोजित करके आई1 के केंद्र से गुजरने दें। बीम को धारा 2.1 के अनुसार एम 2 को समायोजित करके आई2 के केंद्र से गुजरने दें।
    3. पुष्टि करें कि बीम आई1 और आई2 के केंद्रों से एक साथ गुजरता है। यदि बीम i1 के केंद्र से गुजरता नहीं है, तो तब तक चरण 2.3.2 दोहराएं जब तक कि बीम दोनों पुतलियों के केंद्रों से नहीं गुजरती है।
  4. ऑप्टिकल विलंब लाइन संरेखण(चित्रा 1डी)
    1. ऑप्टिकल देरी लाइन (ओडीएल) पर एम3 और एम4 निकालें। m3 के केंद्र की ऊंचाई पर m3 की स्थिति में i1 रखें।
    2. जहां तक यह मंच नियंत्रक के दिशा बटन रखकर कर सकते हैं m2 की ओर मंच ले जाएँ। बीम को धारा 2.1 के अनुसार एम 1 को समायोजित करके आई1 के केंद्र से गुजरने दें।
    3. जहां तक स्टेज कंट्रोलर का डायरेक्शन बटन रखकर स्टेज को एम2 से अलग ले जाएं। बीम को धारा 2.1 के अनुसार एम 2 को समायोजित करके आई1 के केंद्र से गुजरने दें।
    4. बीम इनपुट की ओर मंच ले जाएँ जहां तक यह कर सकते हैं और पुष्टि करते हैं कि बीम i1 के केंद्र के माध्यम से गुजरता है। यदि बीम चरण 2.4.3 के बाद i1 के केंद्र से नहीं गुजरती है, तो चरण के दोनों सिरों पर बीम i1 के केंद्र से गुजरने तक चरण 2.4.2-2.4.3 दोहराएं।
    5. m3 की स्थिति से i1 निकालें। ओडीएल पर एम3 और एम4 रखें। बीम को 2.4.2-2.4.4 चरणों के अनुसार एम 3 और एम 4 को समायोजित करके i2 के केंद्र से गुजरने दें।
    6. एक बार चरण 2.4.1-2.4.5 समाप्त हो जाने के बाद, बीम को 2.4.2-2.4.5 चरणों के अनुसार एम 1 और एम 2 को समायोजित करके i2 के केंद्र से गुजरने दें।
  5. सफेद प्रकाश सातत्य पीढ़ी(चित्रा 1ए)
    1. घटना बीम पथ में चर तटस्थ घनत्व फिल्टर (वीएनडी) VND1 रखें। एक स्क्रीन के रूप में VND1 के अलावा एक व्यापार कार्ड ~ 200 मिमी रखें।
    2. VND1 बारी जब तक घटना बीम VND1, जहां प्रेषित बीम सबसे कम शक्ति है की उच्चतम ऑप्टिकल घनत्व की स्थिति हिट ।
    3. वीएनडी1 के पीछे लेंस (एल) एल1 (फोकल लेंथ = 100 मिमी) रखें। एल1 के अलावा 3 मिमी मोटी नीलम प्लेट (एसपी) ~ 105 मिमी रखें, जहां एसपी बीम के ध्यान के पीछे थोड़ा स्थित है, बीम को किनारे के पास एसपी के माध्यम से गुजरने देता है।
    4. I6 का व्यास ~ 5 मिमी होने के लिए सेट करें।
    5. स्क्रीन पर पीले-सफेद स्थान पर देखे जाने तक संचारित बीम की शक्ति को धीरे-धीरे बढ़ाने के लिए वीएनडी1 को चालू करें। VND1 को एक ही दिशा में आगे की बारी बहुत ध्यान से तब तक करें जब तक कि बैंगनी रंग की अंगूठी स्क्रीन पर पीले-सफेद स्थान को घेरे हुए न हो।
  6. जांच बीम संरेखण(चित्रा 1ए)
    1. धारा 2.3 के अनुसार दर्पण (एम) (एम4, एम5) और (एम 7, एम 8) के दो जोड़े समायोजित करें। धारा 2.4 के अनुसार ODL2 समायोजित करें। धारा 2.3 के अनुसार M12 और M13 समायोजित करें।
    2. धारा 2.5 के अनुसार एक सफेद प्रकाश सातत्य उत्पन्न करें।
    3. कलर ग्लास फिल्टर (एफ) F1 और F2 और पोलालाइजर (पी) P1 निकालें।
    4. अवतल दर्पण (सीएम) के साथ सफेद प्रकाश सातत्य को प्रतिबिंबित करें। एसपी के ठीक बगल में ही झलकी हुई बीम गुजरती है।
    5. बीम को धारा 2.1 के अनुसार, क्रमशः M14 और M15 को समायोजित करके M15 और M16 के केंद्र को हिट करें। L2, L3, और L4 निकालें । बीम M16 को समायोजित करके स्पेक्ट्रोग्राफ के प्रवेश द्वार भट्ठा के केंद्र मारा चलो ।
    6. सीएम पर सफेद प्रकाश सातत्य बीम के व्यास और ग्रिड पेपर का उपयोग कर के प्रवेश द्वार भट्ठा उपाय। यदि व्यास काफी दो पदों के बीच बदल रहे हैं, सीएम की आधार प्लेट पर एक माइक्रोमीटर का उपयोग कर बीम के साथ समानांतर सीएम की स्थिति को समायोजित जब तक व्यास लगभग समान हो जाते हैं । समायोजन के बाद चरण 2.6.4-2.6.5 आचरण करें।
    7. धारा 2.2 के अनुसार L2, L3 और L4 रखें और फिर F1, F2 और P1 रखें।
  7. रमन पंप बीम अलाइनमेंट(चित्रा 1ए)
    1. ऑप्टिकल पैरामेट्रिक एम्पलीफायर (ओपीए) OPA1 के आउटपुट बीम पथ में वॉल्यूम-ग्रिंग रिफ्लेक्टिव बैंडपास फिल्टर (बीपीएफ) रखें। धारा 2.3 के अनुसार बीपीएफ और एम17 समायोजित करें। बीम स्पॉट को देखने के लिए एक निकट आईआर सेंसर कार्ड का उपयोग करें।
    2. रमन पंप ध्रुवीकरण को ऊर्ध्वाधर में सेट करने के लिए हाफ-वेव प्लेट (एचडब्ल्यूपी) एचडब्ल्यूपी2 का कोण 45 डिग्री पर सेट करें। L5, L6, और L7 निकालें ।
    3. बीम को धारा 2.1 के अनुसार, क्रमशः M18, M19 और M20 को समायोजित करके M19, M20 और M21 के केंद्र को हिट करें। बीम स्पॉट का निरीक्षण करने के लिए एक निकट-आईआर सेंसर कार्ड का उपयोग करें।
    4. एक स्क्रीन के रूप में एक के पास आईआर सेंसर कार्ड का उपयोग कर धारा २.२ के अनुसार L5, L6, और L7 प्लेस ।
  8. ऐक्टिक पंप बीम अलाइनमेंट(चित्रा 1ए)
    1. L8 और L9 निकालें। OPA2 से आउटपुट बीम धारा 2.1 के अनुसार M22 को समायोजित करके आईरिस (I) I12 के केंद्र से गुजरते हैं।
    2. धारा 2.3 के अनुसार M24 और M25 समायोजित करें। धारा 2.2 के अनुसार L8 और L9 रखें। धारा 2.4 के अनुसार ODL1 समायोजित करें।
    3. ग्रिड पेपर का उपयोग करके M24 और M32 पर ऐक्टिव पंप बीम के व्यास को मापें। यदि व्यास दो पदों के बीच काफी अलग हैं, तो एल 9 की बेस प्लेट पर माइक्रोमीटर का उपयोग करके बीम के साथ एल 9 समानांतर की स्थिति को समायोजित करें जब तक कि व्यास लगभग समान न हो जाएं।
    4. L10 और M32 निकालें। धारा 2.3 के अनुसार M30 और M31 समायोजित करें।
    5. M32 की स्थिति में P2 प्लेस । स्क्रीन के रूप में P2 के पीछे एक बिजनेस कार्ड रखें।
    6. कोण पर P2 सेट करें जो पी 2 से गुजरने के लिए ऊर्ध्वाधर धुरी के संबंध में नाड़ी को 35.3 डिग्री पर ध्रुवीकृत करने की अनुमति देता है। जब तक स्क्रीन पर बीम स्पॉट पूरी तरह से गायब हो जाता है HWP3 घुमाएं। समय-समाधान मापपर आणविक पुनर्विन्यास के प्रभाव को नष्ट करने के लिए इस प्रोटोकॉल का संचालन करें।
    7. P2 निकालें। M32 प्लेस और प्रवाह सेल (एफसी) की ओर बीम को प्रतिबिंबित। धारा 2.2 के अनुसार L10 रखें।
  9. फ्लो सेल स्टार्टअप(चित्रा 1ई)
    1. माउंट के लिए एक 2 मिमी क्वार्ट्ज प्रवाह सेल संलग्न करें। प्रवाह कोशिका के प्रत्येक छोर को पॉलीफ्लोरोसेटेट (पीएफए) ट्यूब (लंबाई = ~ 500 मिमी; बाहरी व्यास = 1/8 इंच) से एक एस्टोमर ट्यूब (लंबाई = ~ ~ 10 मिमी) से कनेक्ट करें।
    2. प्रवाह कोशिका के नीचे से ट्यूब को नमूना समाधान से भरे जलाशय में डालें। प्रवाह सेल के ऊपर से ट्यूब को चुंबक गियर पंप के इनलेट में संलग्न करें।
    3. चुंबक गियर पंप के आउटलेट के लिए एक पीएफए ट्यूब (लंबाई = ~ 500 मिमी; बाहरी व्यास = 1/8 इंच) संलग्न करें और जलाशय में दूसरे छोर को डालें।
    4. प्रोब बीम के फोकस में फ्लो सेल माउंट रखें।
    5. मैग्नेटिक गियर पंप चालू करें। हर ऐक्टिव पंप पल्स एफसी तक पहुंचने से पहले प्रबुद्ध मात्रा में नमूने को बदलने के लिए पंप के वोल्टेज नियंत्रण का उपयोग करके प्रवाह दर को ~ 20 मीटर/मिन में समायोजित करें।

3. सॉफ्टवेयर ऑपरेशन

  1. डिटेक्टर सेटअप
    1. डिटेक्टर फलक खोलें। इन्शियल बटन पर क्लिक करें। डिटेक्टर आरंभ संकेतक जलाया जाता है जब तक रुको।
    2. एक्सपोजर टाइम (एमएस) बॉक्स में 40 दर्ज करें।
    3. क्रमशः ए/डी गेन और ए/डी रेट ड्रॉप-डाउन मेनू से आईजीए लो गेन और आईजीए 280 किलोवाट का चयन करें। आईजीए और ए/डी क्रमशः इंगास और एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर के लिए खड़े हैं ।
    4. डिटेक्टर सेट अप इंडिकेटर के नीचे सेट बटन पर क्लिक करें। पुष्टि करें कि संकेतक प्रकाश चालू है।
    5. ट्रिगर इवेंट ड्रॉप-डाउन मेनू से बाहरी में ट्रिगर स्विच सेट करें। प्रत्येक का चयन करें - ट्रिगर एज ड्रॉप-डाउन मेनू से प्रत्येक Acq और TTL राइजिंग एज के लिए। टीटीएल ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक के लिए खड़ा है ।
    6. ट्रिगर सेट इंडिकेटर के नीचे सेट बटन पर क्लिक करें। पुष्टि करें कि संकेतक प्रकाश चालू है।
    7. फलक के नीचे पढ़ें बटन पर क्लिक करें। पुष्टि करें कि डिटेक्टर तापमान (कश्मीर) बॉक्स 170 K से नीचे एक मूल्य प्रदर्शित करता है। यदि नहीं, तो तापमान 170 K से नीचे कम होने तक प्रतीक्षा करें।
  2. स्पेक्ट्रोग्राफ सेटअप
    1. स्पेक्ट्रोग्राफ फलक खोलें। इन्शियल बटन पर क्लिक करें। स्पेक्ट्रोग्राफ आरंभिक संकेतक प्रकाश चालू होने तक प्रतीक्षा करें।
    2. 1 का चयन करें। ग्रूव्स 300 ग्राम/मिमी, ब्लेज़ वेवलेंथ 2000 एनएम झंझरी ड्रॉप-डाउन मेनू से। झंझरी ड्रॉप-डाउन मेनू के दाहिने हाथ की ओर सेट बटन पर क्लिक करें ।
    3. मूव टू बॉक्स में स्पेक्ट्रोग्राफ की सेंटर तरंगदैर्ध्य दर्ज करें और गो बटन पर क्लिक करें। केंद्र तरंगदैर्ध्य आम तौर पर 1,380 और 1,430 एनएम के बीच स्थित है जब स्पेक्ट्रोग्राफ उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रम के फिंगरप्रिंट क्षेत्र को कवर करता है।
    4. सेट प्रवेश बॉक्स में एक प्रवेश द्वार भट्ठा चौड़ाई दर्ज करें और बॉक्स के दाहिने हाथ की ओर सेट बटन पर क्लिक करें । प्रवेश द्वार भट्ठा चौड़ाई आमतौर पर 0.3 मिमी पर सेट किया जाता है।
  3. स्टेज पोजीशन कंट्रोल
    1. पूर्वावलोकन फलक खोलें। एसके स्टेज पोजीशन (माइक्रोएम) बॉक्स में माइक्रोमीटर में ओडीएल1 स्थिति का मूल्य दर्ज करें। बॉक्स 0 से 200,000 (μm) तक मूल्यों को स्वीकार करता है। बॉक्स के दाहिने हाथ की ओर जाओ बटन पर क्लिक करें।
    2. एफए स्टेज पोजीशन (1/10 माइक्रोन) बॉक्स में 0.1 माइक्रोन में ओडीएल2 स्थिति का मूल्य दर्ज करें। बॉक्स -250,000 से 250,000 (x 1/10 माइक्रोन) तक मूल्यों को स्वीकार करता है। बॉक्स के दाहिने हाथ की ओर जाओ बटन पर क्लिक करें।
  4. एकल माप
    1. संचय बॉक्स में स्पेक्ट्रम के एक माप के लिए संचय की संख्या दर्ज करें। बॉक्स 1 से 999 तक मूल्यों को स्वीकार करता है।
    2. जहां तक यह स्थानांतरित कर सकते हैं, डायाफ्राम बार को दाईं ओर धकेलकर स्पेक्ट्रोग्राफ के प्रवेश द्वार को बंद करें। स्टोर डार्क बटन पर क्लिक करें। जहां तक यह स्थानांतरित कर सकते हैं, बाईं ओर डायाफ्राम बार खींच कर स्पेक्ट्रोग्राफ के प्रवेश द्वार को खोलें।
    3. केवल औसत परिणाम का पूर्वावलोकन करने के लिए औसत बॉक्स देखें।
    4. प्रोब तीव्रता को मापने और उत्तेजित रमन या क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रा को मापने के लिए ऑपरेशन मोड ड्रॉप-डाउन सूची से क्षणिक अवशोषण की जांच करें।
    5. अधिग्रहण बटन पर क्लिक करें।
    6. माप को स्वचालित रूप से दोहराने के लिए, निरंतर बॉक्स की जांच करें और अधिग्रहण बटन पर क्लिक करें। निरंतर माप को रोकने के लिए निरंतर बॉक्स को अनचेक करें।
    7. फ़ोल्डर आइकन पर क्लिक करके फाइल डायलॉग खोलें। डेटा बचाने के लिए फोल्डर पर डबल क्लिक करें। एक्सटेंशन ".txt" के साथ एक फ़ाइल नाम दर्ज करें और केपर क्लिक करें। सेव बटन पर क्लिक करें।
  5. समय-समाधान माप
    1. प्रयोग फलक खोलें। 20 अक्षरों के भीतर एक नाम दर्ज करें जो प्रयोग नाम बॉक्स में एक प्रयोग (जैसे, नमूनों के नाम, शर्तों) का संक्षिप्त वर्णन करता है।
    2. फ़ोल्डर आइकन पर क्लिक करके फाइल डायलॉग खोलें। डेटा बचाने के लिए फोल्डर पर क्लिक करें और केपर क्लिक करें ।
    3. स्कैन बॉक्स की संख्या में ट्रांसलेशनल स्टेज स्कैन की संख्या दर्ज करें।
    4. स्कैन ड्रॉप-डाउन मेनू के लिए स्टेज में प्रयोग में स्कैन किए गए ट्रांसलेशनल स्टेज का चयन करें।
    5. एक चरण की स्थिति दर्ज करें जहां स्कैन रेंज एके बॉक्स से शुरू होता है। स्वीकार्य मूल्यों की इकाई और सीमा मंच पर निर्भर करती है (धारा 3.3 देखें)।
    6. रेंज एके स्टेप बॉक्स में लगातार दो चरण पदों के बीच एक अंतराल दर्ज करें। स्टेज पोजीशन में 1 माइक्रोन का अंतराल ऐक्टिव (या रमन) पंप और जांच दालों के बीच समय देरी में 6.7 एफएस के अंतराल से मेल खाता है।
    7. रेंज एके अंक बॉक्स में स्कैन में स्टेज पोजीशन की संख्या दर्ज करें ।
    8. यदि एक स्कैन में एक से अधिक अंतराल की आवश्यकता है, तो रेंज बी बॉक्स की जांच करें और रेंज बीके लिए 3.5.5-3.5.7 चरणदोहराएं। रेंज ए, बीऔर सीका उपयोग करके तीन अंतराल निर्धारित किए जा सकते हैं ।
    9. रन बटन पर क्लिक करके स्कैन शुरू करें। प्रयोग रनिंग इंडिकेटर लाइट चालू हो जाएगी। जब तक संकेतक प्रकाश बंद हो जाता है तब तक प्रतीक्षा करें।

4. जांच स्पेक्ट्रम का अनुकूलन

  1. ऐक्टिव और रमन पंप बीम के रास्तों में बीम डंप रखें। कोण है कि खड़ी ध्रुवीकृत पल्स P1 के माध्यम से पारित करने की अनुमति देता है पर P1 सेट करें ।
  2. चरण 3.4.1 के अनुसार संचय की संख्या 10 होने के लिए निर्धारित करें। चरण 3.4.2 के अनुसार डार्क सिग्नल स्टोर करें। चरण 3.4.4 के अनुसार प्राप्त प्रकाश स्पेक्ट्रम का चयन करें।
  3. डेटा का पूर्वावलोकन करने के लिए चरण 3.4.6 के अनुसार निरंतर माप चलाएं। धीरे-धीरे HWP1 घूर्णन द्वारा प्रदर्शन पर डिटेक्टर मायने रखता है अधिकतम।
  4. धीरे-धीरे VND1 घूर्णन द्वारा घटना पल्स की तीव्रता में वृद्धि जब तक अधिकतम और ंयूनतम डिटेक्टर मायने रखता है क्रमशः 30,000 और 4,000 के आसपास तक पहुंचने. यदि एक बड़ा आदोलनात्मक पैटर्न मनाया जाना शुरू हो ता है, तो पैटर्न गायब होने तक वीएनडी1 को विपरीत दिशा में घुमाएं।
  5. चरण 3.4.6 के अनुसार निरंतर माप बंद करो।

5. स्थिर उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रा की माप

  1. रमन पंप के स्थानिक ओवरलैप और जांच दालों
    1. रमन पंप बीम पथ में बीम डंप हटादें। रमन पंप बीम पथ में ऑप्टिकल चॉपर (ओसी) रखें।
    2. नमूना स्थिति में एक के पास आईआर सेंसर कार्ड रखें। रमन पंप बीम की दिशा को धारा 2.1 के अनुसार एम21 को समायोजित करके तब तक समायोजित करें जब तक कि रमन पंप के धब्बे और जांच बीम पूरी तरह से एक दूसरे के साथ ओवरलैप नहीं हो जाते। सेंसर कार्ड निकालें।
  2. रमन पंप का शंख ओवरलैप और जांच दालें
    1. नमूना स्थिति में एक InGaAs पिन फोटोडिओड रखें जहां रमन पंप और जांच बीम धारा 5.1 के परिणामस्वरूप एक दूसरे के साथ स्थानिक रूप से ओवरलैप करते हैं।
    2. फोटोडायोड के सिग्नल आउटपुट को 500 मेगाहर्ट्ज, 5 जीएस/एस डिजिटल ऑस्टिलोस्कोप से कनेक्ट करें ताकि रमन पंप और जांच दलहन के सैंपल की स्थिति में पहुंचने पर नजर रखी जा सके।
    3. ऑस्टसिस्कोप का क्षैतिज पैमाना 1 एनएस/डीईवी निर्धारित करें।
    4. पढ़ें रमन पंप के लिए सिग्नल तीव्रता का पीक टाइम और जांच दालों अन्य नाड़ी अवरुद्ध।
    5. यदि दो दालों के लिए पीक समय में अंतर देखा जाता है, तो धारा 3.3 के अनुसार ओडीएल2 की स्थिति को समायोजित करें जब तक कि अंतर 200 पीएस से छोटा न हो जाए।
  3. ऑप्टिकल हेलिकॉप्टर घूर्णन चरण का समायोजन
    1. जलाशय में साइक्लोहेक्सैन के 40 मीटर जोड़ें। चरण 2.9.5 के अनुसार साइक्लोहेक्साने बहना शुरू करें।
    2. रमन पंप पल्स के रेले बिखरने का निरीक्षण करने के लिए चरण 3.2.3 के अनुसार स्पेक्ट्रोग्राफ की केंद्र तरंगदैर्ध्य को 1,190 एनएम निर्धारित करें।
    3. चरण 3.4.1 के अनुसार संचय की संख्या 10 तक निर्धारित करें। कदम 3.4.2 के अनुसार डार्क सिग्नल स्टोर करें।
    4. चरण 3.4.4 के अनुसार क्षणिक अवशोषण की जांच करें।
    5. चरण 3.4.6 के अनुसार निरंतर माप चलाएं।
    6. रमन पंप तरंगदैर्ध्य में नकारात्मक संकेत के साथ स्पष्ट क्षणिक अवशोषण संकेत के आयाम को अधिकतम करें, जो काट के कारण बिखरे हुए रमन पंप पल्स की उपस्थिति और अनुपस्थिति से उत्पन्न होता है, -180 से ओसी के घूर्णन चरण को समायोजित करके नियंत्रक के सामने पैनल पर ° −170 ° ।
    7. चरण 3.4.6 के अनुसार निरंतर माप बंद करो।
  4. सिग्नल अधिकतमीकरण
    1. उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रा को देखने के लिए चरण 3.2.3 के अनुसार स्पेक्ट्रोग्राफ की केंद्र तरंगदैर्ध्य को 1,410 एनएम निर्धारित करें।
    2. चरण 3.4.6 के अनुसार निरंतर माप चलाएं और जांच करें कि क्या प्रदर्शित प्रदर्शन में साइक्लोहेक्सैन के उत्तेजित रमन बैंड देखे जाते हैं। साइक्लोहेक्सैन का सबसे मजबूत बैंड 55 वें-58 वें पिक्सल पर दिखाई देता है जब सेंटर वेवलेंथ 1,410 एनएम पर सेट किया जाता है।
    3. यदि उत्तेजित रमन बैंड नहीं मनाया जाता है, तो धारा 3.3 के अनुसार 150 माइक्रोन अंतराल पर ± 15,000 माइक्रोन द्वारा ओडीएल2 की स्थिति को बदलने का प्रयास करें और देखें कि उत्तेजित रमन बैंड देखे जाते हैं या नहीं।
    4. यदि 5.4.3 चरण आयोजित किए जाने के बाद उत्तेजित रमन बैंड नहीं मनाया जाता है, तो रमन पंप और जांच बीम के बीच स्थानिक ओवरलैप प्राप्त करने और फिर से चरण 5.4.2 का संचालन करने के लिए 5.1.2 कदम पुनः प्रयास करें।
    5. एक बार उत्तेजित रमन बैंड का पता चला रहे हैं, iteratively समायोजित M21, ओसी के घूर्णन चरण, और ODL2 की स्थिति द्वारा प्रदर्शन में बैंड तीव्रता को अधिकतम ।
    6. चरण 3.4.6 के अनुसार निरंतर माप बंद करो।
  5. माप
    1. चरण 3.4.1 के अनुसार संचय की संख्या 500 निर्धारित करें। कदम 3.4.2 के अनुसार डार्क सिग्नल स्टोर करें।
    2. चरण 3.4.5 के अनुसार एक भी माप चलाएं। चरण 3.4.7 के अनुसार स्पेक्ट्रम को बचाएं। माप को कम से कम 4x दोहराएं।
    3. जलाशय से एफसी इनलेट ट्यूब निकालें और हवा से प्रवाह बाधित होने तक इंतजार करें। चुंबकीय गियर पंप की वोल्टेज को कम से कम करें।
    4. जलाशय की सामग्री को 100 मीटर ताजा एसीटोन से भरा के साथ बदलें।
    5. इनलेट और आउटलेट ट्यूबों को क्रमशः जलाशय और खाली फ्लास्क में सेट करें। चरण 2.9.5 के अनुसार चुंबकीय गियर पंप शुरू करें और एफसी के माध्यम से टोल्यूईन प्रवाह दें।
    6. हवा से प्रवाह बाधित होने तक प्रतीक्षा करें। चुंबकीय गियर पंप की वोल्टेज को कम से कम करें।
    7. कम से कम 2x कदम दोहराएं।
    8. जलाशय में एसीटोन का 40 मीटर जोड़ें। चरण 2.9.5 के अनुसार एसीटोन बहना शुरू करें।
    9. 5.5.2 कदम के अनुसार एसीटोन के उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रम को रिकॉर्ड करें।
    10. चरण 5.5.3 के अनुसार एफसी से एसीटोन निकालें।
    11. एसीटोन के बजाय टोल्यूईन का उपयोग करके चरण 5.5.4-5.5.10 दोहराएं।

6. समय-संकल्प अवशोषण स्पेक्ट्रा का मापन

  1. जलाशय को खाली करें और 1 x10-4 मोलडीएम-3की एकाग्रता के साथ कैरोटीन के 25 मीटर का टॉल्यून समाधान जोड़ें। चरण 2.9.5 के अनुसार नमूना समाधान बहना शुरू करें।
  2. कॉनिक पंप बीम पथ में ओसी रखें।
  3. बीम डंप को बीम डंप को बीम पंप बीम के रास्ते से रमन पंप बीम के रास्ते तक ले जाएं।
  4. स्थानिक रूप से निकट-आईआर सेंसर कार्ड के बजाय एक व्यापार कार्ड का उपयोग करके चरण 5.1.2 के अनुसार नमूना स्थिति में एक्टीनिक पंप और जांच बीम को ओवरलैप करें।
  5. टेम्पोरैली इंगास पिन फोटोडायोड के बजाय एसआई पिन फोटोडायोड का उपयोग करके धारा 5.2 के अनुसार नमूना स्थिति में दो बीम को ओवरलैप करती है।
  6. चरण 3.4.1 के अनुसार संचय की संख्या 10 होने के लिए निर्धारित करें। कदम 3.4.2 के अनुसार डार्क सिग्नल स्टोर करें।
  7. चरण 3.4.4 के अनुसार क्षणिक अवशोषण की जांच करें।
  8. चरण 3.4.6 के अनुसार निरंतर माप चलाएं और जांचें कि प्रदर्शन में कैरोटीन का क्षणिक अवशोषण देखा जाता है या नहीं। अवशोषण बैंड एक आकार के साथ प्रकट होता है जो अब तरंगदैर्ध्य (दूसरा सबसे कम उत्साहित एकल राज्य, एस2)या दो मैक्सिमा के साथ 0 वें और 511 वें पिक्सल (सबसे कम उत्साहित सिंगलेट राज्य, एस1)की ओर नीरस रूप से कम हो ता है।
  9. यदि क्षणिक अवशोषण नहीं देखा जाता है, तो धारा 3.3 के अनुसार 150 माइक्रोन अंतराल पर ± 15,000 माइक्रोन द्वारा ओडीएल1 की स्थिति को बदलने का प्रयास करें।
  10. यदि चरण 6.9 आयोजित होने के बाद कोई अवशोषण बैंड नहीं मनाया जाता है, तो ऐक्टिव पंप और जांच बीम के बीच स्थानिक ओवरलैप प्राप्त करने के लिए चरण 6.4 को पुनः प्रयास करें।
  11. क्षणिक अवशोषण बैंड का पता चलने के बाद M32 को पुनः समायोजित करके अवशोषण तीव्रता को अधिकतम करें।
  12. चरण 3.4.6 के अनुसार निरंतर माप बंद करो।
  13. धारा 3.3 के अनुसार ओडीएल1 की स्थिति को कम करें जब तक कि क्षणिक अवशोषण पूरी तरह से गायब न हो जाए।

7. समय का मापन-उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रा

  1. ओसी को रमन पंप बीम पथ में रखें। रमन पंप बीम पथ से बीम डंप निकालें।
  2. चरण 3.4.1 के अनुसार संचय की संख्या 200 तक निर्धारित करें। कदम 3.4.2 के अनुसार डार्क सिग्नल स्टोर करें।
  3. धारा 3.5 के अनुसार एक समय-समाधान प्रयोग चलाएं। चरण 3.5.4 में, एसके चरणका चयन करें। रेंज ए का प्रारंभ मूल्य उस स्थिति की तुलना में लगभग 50 माइक्रोन से छोटा होना निर्धारित करें जहां क्षणिक अवशोषण संकेत चरण 6.13 में गायब हो गया था।

8. रमन शिफ्ट अंशांकन

  1. अपनी पसंद के डेटा विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके सेक्शन 5 में दर्ज साइक्लोहेक्सैन, एसीटोन और टोल्यूईन के लिए चार उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रा के औसत की गणना करें।
  2. इंगास ऐरे डिटेक्टर के पिक्सेल नंबर के खिलाफ सॉल्वैंट्स के औसत उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रा को प्लॉट करें।
  3. लोरेंज़ियन कार्यों के साथ कम से कम वर्गों फिटिंग विश्लेषण द्वारा सॉल्वैंट्स के उत्तेजित रमन बैंड की चोटी की स्थिति का अनुमान लगाएं। यदि लोरेंज़ियान फ़ंक्शन उपलब्ध नहीं है, तो इसके बजाय पॉलीनोमियल फ़ंक्शन का उपयोग करें।
  4. पिक्सेल नंबर में अनुमानित पीक पोजीशन के खिलाफ एक संदर्भ पुस्तक (जैसे, हमागुची और इवाटा34)में सॉल्वैंट्स के रमन बैंड के पीक वेवनंबर को प्लॉट करें।
  5. दूसरे या तीसरे डिग्री के पॉलीनोमियल फंक्शन के साथ कम से कम वर्गों के फिटिंग विश्लेषण द्वारा रमन शिफ्ट और पिक्सेल नंबर के बीच एक अंशांकन समारोह प्राप्त करें।

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Representative Results

Femtosecond बार के पास हल-आईआर उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी टोल्यूईन समाधान में कैरोटीन के लिए लागू किया गया था । नमूने की एकाग्रता 1 x10-4 मोल डीएम-3थी । नमूना 1 μJ की एक पल्स ऊर्जा के साथ ४८० एनएम पर ऐक्टिव पंप पल्स द्वारा फोटोउत्साहित किया गया था । टॉलुईन में कैरोटीन के समय-संकल्पित रमन स्पेक्ट्रा को फिगर 2में दिखाया गया है । कच्चे स्पेक्ट्रा में सॉल्वेंट टोल्यूईन के मजबूत रमन बैंड और जमीन ी राज्य में कैरोटीन के कमजोर रमन बैंड के साथ-साथ फोटोउत्साहित कैरोटीन के रमन बैंड भी थे । वे फोटोएक्सटॉरेशन से पहले 1 पीएस पर एक ही समाधान के उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रम का उपयोग कर घटाया गया । घटाव के बाद स्पेक्ट्रा(चित्रा 2बी)ने विकृत बेसलाइन दिखाई जो फोटोउत्साहित-कैरोटीन और/या अन्य nonlinear ऑप्टिकल प्रक्रियाओं के अवशोषण के कारण होती हैं । पॉलीनोमियल कार्यों(चित्रा 2सी)के साथ उन्हें ठीक करने के बाद बेसलाइन सपाट हो गई।

कैरटीन के समय-संकल्पित रमन स्पेक्ट्रा ने 1,400-1,800 सेमी-1 क्षेत्र(चित्रा 2सी)में दो मजबूत बैंड दिखाए। 0 पीएस पर एक व्यापक उत्तेजित रमन बैंड एस2 के इन-चरण सी = सी स्ट्रेच कंपन को सौंपा गया था। इसकी पीक पोजीशन 1,556 सेमी-1होने का अनुमान था . एस1 के इन-फेज सी = सी स्ट्रेच बैंड एस2 सी = सी स्ट्रेच बैंड खस्ताहाल के रूप में दिखाई दिया । एस1 सी = सी स्ट्रेच बैंड की पीक पोजीशन को 8 सेमी-1 से 0.12 से 5 पीएस(फिगर 2डी)से ऊपर शिफ्ट किया गया था। अपशिफ्ट का समय स्थिर 0.9 पीएस होने का अनुमान था। यह अपशिफ्ट एस1 में कंपन ऊर्जा पुनर्वितरण सेनिकलताहै

Figure 1
चित्र 1: इंस्ट्रूमेंट आरेख। (A)एक femtosecond समय के ब्लॉक आरेख के पास हल-आईआर उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रोमीटर । Ti:S = मोड बंद Ti:नीलम लेजर प्रणाली; बी एस = बीमस्प्टिस्टर; ओपीए = ऑप्टिकल पैरामेट्रिक एम्पलीफायर; BBO = -बेरियम बोरेट क्रिस्टल; ओसी = ऑप्टिकल हेलिकॉप्टर; ओडीएल = ऑप्टिकल देरी लाइन; बीपीएफ = वॉल्यूम-झंझरी रिफ्लेक्टिव बैंडपास फिल्टर; एसपी = नीलम की थाली; एफसी = फ्लो सेल; एम = मिरर; मुख्यमंत्री = अवतल दर्पण; एल = लेंस; मैं = आइरिस; पी = पोलालाइजर; HWP = आधा लहर प्लेट; एफ = रंग ग्लास फिल्टर; VND = वेरिएबल ऑप्टिकल घनत्व फिल्टर। यह आंकड़ा पीसीसीपी ओनर सोसायटीज की अनुमति से ताकाया11 से अनुकूलित है । (ख)दर्पण माउंट के चार विन्यास। वी, एच, और एस क्रमशः ऊर्ध्वाधर समायोजन घुंडी, क्षैतिज समायोजन घुंडी, और समर्थन का प्रतिनिधित्व करते हैं । विवरण के लिए धारा 2.1 देखें। (ग)लेजर बीम संरेखण का एक योजनाबद्ध आरेख। एम = मिरर; i = आइरिस। विवरण के लिए धारा 2.3 देखें। (D)ऑप्टिकल विलंब लाइन संरेखण का एक योजनाबद्ध आरेख। एम = मिरर; i = आइरिस। विवरण के लिए धारा 2.4 देखें। (ई)प्रवाह कोशिका माउंट की संरचना। विवरण के लिए धारा 2.9 देखें। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: Femtosecond बार हल के पास-आईआर उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रा । }Femtosecond बार के पास हल-आईआर ने 480 एनएम पर ऐक्टिव पंप वेवलेंथ के साथ टोल्यूीन में रमन स्पेक्ट्रा को प्रेरित किया। जमीन राज्य में टोलुईन और कैरोटीन के रमन बैंड क्रमशः हलकों और एक त्रिकोण के साथ चिह्नित कर रहे हैं । (ख)जमीन ी राज्य में टोलुईन और कैरोटीन के रमन बैंड को घटाए जाने के बाद फेनटोदूसरी बार-हल के पास-आईआर ने रमन स्पेक्ट्रा को टोलुईन में कैरोटीन के रूप में प्रेरित किया । स्पेक्ट्रा की बेसलाइनमें पॉलीनोमियल फंक्शन (टूटे निशान) लगे थे। (ग)Femtosecond बार के पास हल-आईआर बेसलाइन सुधार के बाद toluene में कैरीन के रमन स्पेक्ट्रा उत्तेजित । (घ)एस1 राज्य में इन-फेज सी = सी स्ट्रेच बैंड के पीक पोजिशन ने समय की देरी के खिलाफ साजिश रची । सी = सी स्ट्रेच बैंड को अपनी पीक पोजिशन का आकलन करने के लिए गॉसियन फंक्शन के साथ फिट किया गया था । एस1 सी = सी स्ट्रेच बैंड (ठोस ट्रेस) के बदलाव के लिए सबसे अच्छा फिट वक्र एक घातीय कार्य के साथ कम से कम वर्गों फिटिंग विश्लेषण द्वारा प्राप्त किया गया था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

Femtosecond बार में महत्वपूर्ण कारक-आईआर मल्टीप्लेक्स के पास हल रमन माप उत्तेजित
उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात के साथ रमन स्पेक्ट्रा को समय-समाधान प्राप्त करने के लिए, जांच स्पेक्ट्रम में आदर्श रूप से पूरी तरंगदैर्ध्य सीमा में एक समान तीव्रता होनी चाहिए। इसलिए, सफेद-प्रकाश सातत्य पीढ़ी (धारा 2.5) है, जो समय-हल के पास-आईआर उत्तेजित रमन प्रयोगों के सबसे महत्वपूर्ण हिस्सों में से एक है। सामान्य तौर पर, घटना बीम की तीव्रता बढ़ने के साथ ही जांच स्पेक्ट्रम व्यापक और सपाट हो जाता है । हालांकि, एक उच्च बीम तीव्रता आसानी से सफेद प्रकाश सातत्य पीढ़ी के अलावा अवांछनीय nonlinear ऑप्टिकल प्रभाव पैदा करती है। सबसे खराब स्थिति में, nonlinear प्रभाव एक बड़ी तीव्रता में उतार-चढ़ाव और एक दोलन पैटर्न है कि काफी उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रा के संकेत से शोर अनुपात कम करती है के साथ जांच स्पेक्ट्रम प्रदान करते हैं । चित्रा 2C से पता चलता है कि कैसे आदोलनात्मक पैटर्न स्पेक्ट्रा को प्रभावित करता है । यह -0.30 से 4 पीएस तक दोलन पैटर्न दिखाता है, लेकिन पैटर्न केवल कमजोर दिखाई देते हैं, 1 x10-4के पीक-टू-पीक आयाम के साथ, क्योंकि सफेद प्रकाश पीढ़ी को ध्यान से अनुकूलित किया जाता है। जांच स्पेक्ट्रम पर एक और अवांछनीय प्रभाव2,11हवा में जल वाष्प द्वारा प्रदान किया जा सकता है । यदि सफेद प्रकाश पीढ़ी के प्रकाशिकी, नमूना और स्पेक्ट्रोग्राफ सहित स्पेक्ट्रोमीटर का हिस्सा शुष्क नाइट्रोजन से भरे कक्ष में सेट किया जाता है तो जल वाष्प के प्रभाव से बचा जा सकता है।

रमन शिफ्ट अंशांकन की सटीकता
जैसा कि धारा 8 में वर्णित है, हम रमन शिफ्ट एक्सिस को पॉलीनोमियल फंक्शन के साथ डिटेक्टर के पिक्सेल नंबर में उन लोगों के खिलाफ रमन शिफ्ट में सॉल्वेंट बैंड के पीक पोजिशन के कम से कम वर्गों के फिटिंग विश्लेषण से कैलिब्रेट करते हैं । हमें लगता है कि यह प्रोटोकॉल तब तक अच्छी तरह से काम करता है जब तक रमन पंप तरंगदैर्ध्य उच्च सटीकता के साथ निर्धारित नहीं किया जा सकता है। यह हमारे स्पेक्ट्रोमीटर के लिए मामला है क्योंकि हमारे डिटेक्टर के प्रत्येक पिक्सेल रमन पंप पल्स की लहर संख्या के आसपास के आसपास ३.५सेमी-1 के रूप में बड़े रूप में कवर किया गया । हालांकि, सॉल्वैंट्स को चुना जाना चाहिए ताकि नमूने के सभी क्षणिक उत्तेजित रमन बैंड सॉल्वेंट बैंड (धारा 8) के उच्चतम और निम्नतम तरंग संख्याओं के बीच दिखाई दें। रमन शिफ्ट अंशांकन वक्र विलायक बैंड की सीमा से परे अपनी सटीकता खो देता है । चित्रा 2में, 1,785 सेमी-1पर टोलुईन में एस1 का एक रमन बैंड, विलायक बैंड, 1,710 सेमी-1की सबसे अधिक लहर से परे दिखाई देता है। हमने इस बात की पुष्टि की है कि पीक पोजीशन इस बात से अच्छी तरह सहमत है कि बेंजीन में पिकोसेकंड टाइम-संकल्पित सहज रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी35,36द्वारा निर्धारित किया गया है ।

फीमेटो सेकंड बार-हल के पास-आईआर मल्टीप्लेक्स की प्रभावशीलता और परिप्रेक्ष्य ने रमन स्पेक्ट्रोमीटर को उत्तेजित किया
यह प्रदर्शित किया गया है कि femtosecond बार के पास हल-IR मल्टीप्लेक्स उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रोमीटर उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रा, जो लगभग जानकारी प्रदान करता है के पास के साथ अल्पकालिक प्रजातियों के सहज रमन स्पेक्ट्रा का निरीक्षण कर सकते है-आईआर संक्रमण. एक बैंड की चोटी की स्थिति में छोटे मतभेदों को अपनी पर्याप्त उच्च संवेदनशीलता के कारण स्पेक्ट्रोमीटर के साथ पता लगाया जा सकता है। स्पेक्ट्रोमीटर सरल सुगंधित अणुओं से लेकर फोटोकंडक्टिव पॉलिमर तक विभिन्न प्रकार के सिस्टम पर लागू होगा। स्थिर निकट-आईआर मल्टीप्लेक्स उत्तेजित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी नमूने से फ्लोरेसेंस हस्तक्षेप के बिना आणविक कंपन को देखने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण भी है, क्योंकि निकट-आईआर फोटॉन की ऊर्जा आम तौर पर इलेक्ट्रॉनिक की तुलना में बहुत कम होती है सबसे कम उत्साहित एकल राज्य से अणुओं की संक्रमण ऊर्जा जमीन राज्य के लिए । स्पेक्ट्रोमीटर जैविक प्रणालियों में संरचनात्मक गतिशीलता के वीवो अवलोकन में लागू होगा।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस कार्य को जेपीएस ककेन्ही ग्रांट नंबर जेपी24750023, जेपी24350012, एमईएक्सटी ककेन्ही ग्रांट नंबर JP26104534, JP16H00850, JP26102541, JP16H00782, और निजी विश्वविद्यालयों में रणनीतिक अनुसंधान फाउंडेशन के लिए MEXT समर्थित कार्यक्रम, 20151

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1-Axis Translational Stage OptSigma TSD-401S Products equivalent to this are used as well; for M22, L9, and CM in Figure 1A
20-cm Optical Delay Line OptSigma SGSP26-200 ODL1 in Figure 1A
3-Axis Translational Stage OptSigma TSD-405SL For L8 in Figure 1A
3-Axis Translational Stage Suruga Seiki B72-40C For FC in Figure 1A
5-cm Optical Delay Line PMT HRS-0050 ODL2 in Figure 1A
Al Concave Mirror Thorlabs CM254-050-G01 Focal length: 50 mm; CM in Figure 1A
Base Plate Suruga Seiki A21-6 Products equivalent to this are used as well; for M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM, and FC in Figure 1A
BBO Crystal EKSMA Optics - Type 1, θ = 23.2 deg; BBO in Figure 1A
BK7 Plano-Concave Lens OptSigma SLB-25.4-50NIR2 Focal length: 50 mm; IR anti-reflection coating; L6 in Figure 1A
BK7 Plano-Convex Lens OptSigma SLB-25.4-150PIR2 Focal length: 150 mm; IR anti-reflection coating; L2, L3, L5 in Figure 1A
BK7 Plano-Convex Lens OptSigma SLB-25.4-100PIR2 Focal length: 100 mm; IR anti-reflection coating; L4 in Figure 1A
BK7 Plano-Convex Lens OptSigma SLB-25.4-200PIR2 Focal length: 200 mm; IR anti-reflection coating; L7 in Figure 1A
Broadband Dielectric Mirror OptSigma TFMS-25.4C05-2/7 M22-M25, M28, M29 in Figure 1A
Broadband Dielectric Mirror Precision Photonics (Advanced Thin Films) - M26, M27, M30-M32 in Figure 1A
Broadband Half-Wave Plate CryLight - HWP3 in Figure 1A
Color Glass Filter HOYA IR85 F1 in Figure 1A
Color Glass Filter HOYA RM100 F2 in Figure 1A
Color Glass Filter Schott BG39 F3 in Figure 1A
Computer Dell Vostro 200 Mini Tower OS: Windows XP
Cyclohexane Kanto Kagaku 07547-1B HPLC grade
Data Analysis Software Wavemetrics Igor Pro 8
Dielectric Beamsplitter LAYERTEC - Reflection : Transmission = 2 : 1; BS1 in Figure 1A
Dielectric Beamsplitter LAYERTEC - Reflection : Transmission = 1 : 1; BS2, BS3 in Figure 1A
Dielectric Mirror Precision Photonics
(Advanced Thin Films)
- M1-M8 in Figure 1A
Digital Oscilloscope Tektronix TDS3054B 500 MHz, 5 GS/s
Elastomer Tube - - Figure 1E
Femtosecond Ti:sapphire Oscillator Coherent Vitesse 800-2 Wavelength: 800 nm, pulse duration: 100 fs, average power: 280 mW, repetition rate: 80 MHz; included in Ti:S in Figure 1A
Femtosecond Ti:sapphire Regenerative Amplifier Coherent Legend-Elite-F-HE Wavelength: 800 nm, pulse duration: 100 fs, pulse energy: 3.5 mJ, repetition rate: 1 kHz; included in Ti:S in Figure 1A
Film Polarizer OptSigma SPFN-30C-26 P1 in Figure 1A
Glan-Taylor Prism OptSigma GYPB-10-10SN-3/7 P2 in Figure 1A
Gold Mirror OptSigma TFG-25C05-10 M9-M21 in Figure 1A
Half-Wave Plate OptSigma WPQ-7800-2M HWP1 in Figure 1A
Harmonic Separator Coherent TOPAS-C HRs 410-540 nm HS in Figure 1A
InGaAs Array Detector Horiba Symphony-IGA-512X1-50-1700-1LS 512 ch, Liquid nitrogen cooled
InGaAs PIN Photodiode Hamamatsu Photonics G10899-01K
IR Half-Wave Plate OptiSource - HWP2 in Figure 1A
Iris Suruga Seiki F74-3N Products equivalent to this are used as well; I1-I17 in Figure 1A
Lens Holder OptSigma LHF-25.4S Products equivalent to this are used as well; for L1-L10 in Figure 1A
Magnetic Gear Pump Micropump 184-415
Mirror Mount Siskiyou IM100.C2M6R Products equivalent to this are used as well; for M1-M32, BS1-BS3, BBO, CM in Figure 1A
near-IR phosphor card Thorlabs VRC2
Nut - - Figure 1E, M4; purchased from a DIY store
Optical Chopper New Focus 3501 OC in Figure 1A
Optical Parametric Amplifier Coherent OPerA-F OPA1 in Figure 1A
Optical Parametric Amplifier Coherent TOPAS-C OPA2 in Figure 1A
Polarizer Holder OptSigma PH-30-ARS Products equivalent to this are used as well; for P1-P2 and HWP1-3 In Figure 1A
Polyfluoroacetate Tube - - Figure 1E
Post Holder OptSigma BRS-12-80 Products equivalent to this are used as well; for M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM, and FC in Figure 1A
Quartz Flow Cell Tosoh Quartz T-70-UV-2 FC in Figure 1A
Quartz Plano-Concave Lens OptSigma SLSQ-25-50N Focal length: 50 mm; L8 in Figure 1A
Quartz Plano-Convex Lens OptSigma SLSQ-25-100P Focal length: 100 mm; L1, L9 in Figure 1A
Quartz Plano-Convex Lens OptSigma SLSQ-25-220P Focal length: 220 mm; L10 in Figure 1A
Sapphire Plate Pier Optics - 3 mm thick; SP in Figure 1A
Si PIN Photodiode Hamamatsu Photonics S3883
Single Spectrograph Horiba Jobin Yvon iHR320 Focal length: 32 cm
Stainless Steel Rod Suruga Seiki A41-100 Products equivalent to this are used as well; for M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM, and FC in Figure 1A
Stainless Steel Rod Newport J-SP-2 Figure 1E
Toluene Kanto Kagaku 40180-1B HPLC grade
U-Shaped Steel Plate - - Figure 1E; purchased from a DIY store
Variable Neutral Density Filter (with a holder) OptSigma NDHN-100 VND1 in Figure 1A
Variable Neutral Density Filter (with a holder) OptSigma NDHN-U100 VND2 in Figure 1A
Visual Programming Language National Instruments LabVIEW 2009 The control software in this study is programmed in LabVIEW 2009
Volume-Grating Bandpass Filter OptiGrate BPF-1190 BPF in Figure 1A
β-Carotene Wako Pure Chemical Industries 035-05531

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