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Edinburgh Instruments過渡吸収分光装置 LP980

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エディンバラインスツルメンツ社製過渡吸収分光装置 LP980は、レーザ励起によって生成される短寿命励起種の過渡吸収・蛍光・リン光を、ナノ秒から秒オーダーの時間分解で高感度に測定することが可能な過渡吸収分光装置です。

過渡吸収(Transient Absorption : TA)測定に加え、レーザ誘起蛍光(LIF)やリン光測定にも対応する事が可能な為、励起状態の時間変化、電荷移動、エネルギー移動、反応中間体解析など、幅広い研究分野でお使い頂けます。

LP980は、ポンプ・プローブ法を用いて、光照射直後に発生する電子状態や化学種の変化を時間分解で観測します。ナノ秒領域の超高速現象から、ミリ秒~秒オーダーの緩和過程まで、1台で広範囲に測定可能です。さらに、時間変化(Kinetic)と波長スペクトル(Spectral)の両方を取得できるため、「どの波長成分が、どの時間で変化するか」を詳細に解析することができます。

特長

・ナノ秒〜秒領域の時間分解測定に対応
・過渡吸収(TA)とレーザ誘起蛍光(LIF)の両測定が可能
・ICCD検出器による時間ゲートスペクトル測定に対応
・紫外~可視域、そして最大2550 nmまでの近赤外域に対応可能
・高感度測定を実現する最小ΔOD 0.0005
・キネティック測定とスペクトル測定を1台に統合
・高輝度パルスキセノンプローブ光源を搭載
・多彩なレーザ光源(Nd:YAG、OPO等)に対応
・温調ホルダーやクライオスタットなど豊富なアクセサリを用意
・光触媒、半導体、太陽電池、生体試料解析など幅広い用途に対応

測定原理

LP980はパルスレーザ(ポンプ光)を試料へ照射し、一時的に生成される励起状態や反応中間体を生成します。
その後、キセノンランプ由来のプローブ光を試料へ透過させ、吸収変化(ΔOD)を時間分解で測定します。これにより、励起状態寿命、電子移動、エネルギー移動、光化学反応速度などを詳細に解析できます。


アプリケーション例

・光触媒材料のキャリアダイナミクス解析
・有機EL(OLED)材料の励起状態解析
・ペロブスカイト太陽電池の電荷移動評価
・半導体材料のキャリア寿命測定
・色素増感太陽電池(DSSC)の電子移動解析
・光機能性高分子の過渡吸収評価
・一重項酸素(¹O₂)発光測定
・光化学反応および光分解過程の解析
・量子ドット・ナノ材料の励起緩和解析
・光合成関連分子やタンパク質の時間分解測定
・発光材料のレーザ誘起蛍光(LIF)解析
・エネルギー材料の励起子・電荷分離評価
・分子間電子移動反応の速度論解析
・フォトクロミック材料の応答特性評価
・バッテリー・触媒材料の光励起反応解析、等


キネティックモードとスペクトラルモード

LP980には、特定波長における過渡吸収信号や発光信号の時間変化を高時間分解で測定するキネティックモード、ICCDカメラを用いて励起後の任意時間における過渡吸収スペクトルや時間分解蛍光スペクトルを多波長同時に取得するスペクトラルモード、2つの測定モードがございます。

キネティックモード

特定波長における過渡吸収信号や発光信号の時間変化を高時間分解で測定する、キネティック測定用の測定モードです。主にPMT(光電子増倍管)と高速オシロスコープを用い、ナノ秒から秒オーダーまでの時間変化を高感度に解析します。単一波長における吸収変化(ΔOD)の減衰曲線を取得することで、励起状態寿命、電荷移動、エネルギー移動、キャリア再結合、三重項状態などの時間応答解析に適しています。高い時間分解能と優れたS/N比を特長とし、超高速ダイナミクス解析や精密寿命測定に最適な仕様です。


スペクトラルモード

キネティック測定機能に加え、ICCDカメラによる時間ゲート付きスペクトル測定機能を搭載した上位仕様です。励起後の任意時間における過渡吸収スペクトルや時間分解蛍光スペクトルを、多波長同時に取得することが可能です。最小7 ns(オプションで3 ns)の時間ゲート幅により、励起状態や反応中間体のスペクトル変化を高時間分解で解析できます。単一波長の寿命解析だけでなく、「どの波長成分が、どの時間で変化するか」を可視化できるため、化学種解析や反応機構解析に非常に有効です。試料劣化を抑えながら高速スペクトル取得が可能な点も大きな特長です。


仕様

LP980 - 基本構成
LP980はポンプ・プローブ法を用いた過渡吸収分光計で、レーザー励起によって生成される過渡反応速度(キネティックモード)、および/または時間ゲート過渡スペクトル(スペクトルモード)を測定することが可能です。
横方向試料励起ジオメトリが標準装備されています。薄膜、拡散反射、蛍光およびリン光寿命測定などのアクセサリはオプションで利用可能です。
モノクロメータ / 分光器 タイプ Czerny-Turner with triple grating turret
焦点距離 325 mm
ミラー Automatic, computer-controlled for detector selection
スリット 5 mm to 10 mm (continuously adjustable), motorised
励起用レーザ* 単一波長 Flashlamp pumped Q-switched Nd:Yag laser operating at 1064 nm, 532 nm, 355 nm, or 266 nm*
可変式 OPO, tuneable in range 410 nm - 710 nm (signal). Idler and UV doubler options possible

*完全一体型のレーザーのご提供も可能です。詳細についてはお問い合わせください。



LP980-K (キネティックモード)
単一波長における寿命過渡減衰測定用。
グレーティング Plane ruled grating 1800 grooves/mm, 500 nm blaze as standard
DISPERSION 1.66 nm/mm
波長範囲 200 nm - 870 nm
波長分解能 0.1 nm
感度 ΔOD 0.002 (single shot - fast detector option, PMT), ΔOD 0.0005 (single shot - slow detector option, ICCD)
ディテクタタイプ Photomultiplier with 5 stage dynode chain for high current linearity
ディテクタインピーダンス 50 Ω (amplified - fast detector, <3 ns rise time), 1 kΩ (slow detector, <100 μs rise time)

LP980-KS (キネティック&スペクトラルモード)
キネティック測定とスペクトラル測定用。
グレーティング Kinetic Mode grating plus an additional plane ruled grating: 150 grooves/mm, 500 nm blaze supplied
DISPERSION 19.9 nm/mm
SPECTRAL COVERAGE 520 nm (active horizontal ICCD dimension: 25 mm)
波長分解能 0.52 nm (spectral coverage / 960 pixels)
感度 ΔOD 0.0005 (single shot)
ディテクタ Kinetic Mode PMT plus an additional image intensified CCD camera (ICCD) supplied
最短積分時間 7 ns (FWHM)
アクティブピクセル 960 x 256
アクティブエリア 25 mm x 6.7 mm
冷却 -20°C as standard (-30°C with additional water circulation)

LP980アップグレードオプション
グレーティングオプション A variety of gratings are available with 150-2400 grooves/mm, optimised from UV through to NIR
サンプルホルダオプション Cross-beam geometry, diffuse reflectance, thin-film, LIF
ディテクタオプション PMT-980 (200nm - 980 nm), InGaAs Detectors (900 nm - 2550 nm), NIR-PMT (up to 1650 nm)

オプション・アクセサリ

LP980は、多様な測定ニーズに対応するために豊富なオプション・アクセサリを用意しています。研究対象や測定条件に応じて柔軟にシステム構成を拡張できます。

■温度制御セルホルダ:-35°C~+105°Cの温度制御が可能。高精度温度制御により温度依存性評価や反応速度解析に対応。磁気スターラー内蔵モデルも選択可。
■液体窒素クライオスタット:77 K~300 K(オプションで500 K)までの温度制御測定に対応。低温下での励起状態解析や半導体・発光材料研究に最適。
■薄膜試料ホルダ:透明薄膜や基板試料の測定用ホルダ。45°配置に対応し、回転・X-Y位置調整機構を備えています。
■拡散反射アクセサリ:粉体や不透明試料など、透過測定が困難な試料に対して拡散反射測定を行うためのアクセサリ。
■ストップトフローアクセサリ:高速混合反応を時間分解測定するためのアクセサリ。高速反応や短寿命化学種の解析に最適。
■レーザエネルギーメータ:各レーザパルスのエネルギーや試料透過後エネルギーの測定用。試料吸収エネルギーのモニタリングが可能。
■グレーティングオプション:異なる溝本数のグレーティングを選択可能。波長範囲やスペクトル分解能に応じて最適化できます。
■各種レーザ対応:Nd:YAGレーザ、OPO、Dyeレーザ、エキシマレーザーなど、多様な励起レーザシステムに対応可能。UV~近赤外まで幅広い励起波長をご用意。

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