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Absorption/réflectivité transitoire femtoseconde

Fonctionnement

Le spectromètre d’absorption transitoire permet de mesurer les dynamiques ultra-rapides des populations excitées dans un échantillon. Deux impulsions laser sont requises pour cette mesure. Une impulsion (la pompe) génère des populations excitées dans l’échantillon et une impulsion blanche (la sonde) permet de mesurer le spectre de transmittance de l’échantillon. En comparant la transmittance T de l’échantillon au repos à celle T* de l’échantillon excité, on obtient le spectre de transmittance transitoire ou inversement, d’absorption transitoire pour un délai pompe-sonde donné.

En variant ce délai, il est alors possible de suivre les dynamiques des états excités dans un échantillon et ainsi, de former la carte tridimensionnelle du spectre d’absorption transitoire en fonction du temps. Pour une haute résolution temporelle, le délai pompe-sonde est controlé mécaniquement par une ligne à retard qui modifie la longueur d’un parcours optique par rapport à l’autre. La plage temporelle accessible est alors limitée par la longueur de la ligne à retard et la résolution temporelle par la durée des impulsions. Bien qu’il ait été mis sur pied dans le but d’étudier les dynamiques de semi-conducteurs organiques, le spectromètre d’absorption transitoire est très versatile. La plage spectrale d’excitation s’étend de 266 nm à 3000 nm et la sonde peut être mesurée entre 330 nm et 1100 nm. Il supporte aussi bien les échantillons liquides que solides et les portes échantillons sont munis de contrôles en température. Un module permet aussi d’effectuer des mesures d’anisotropie transitoire ou encore de réflectivité transitoire. Il est enfin possible de modifier certains éléments de l’expérience afin de répondre à des besoins précis, mais toute modification souhaitée devra au préalable être discutée avec le professionnel en charge.

Caractéristiques

  • Source laser : Solstice (Spectra-Physics). Laser regénératif titane-saphir produisant des impulsions de 3,5mJ de durées de ∼75fs centré à 795nm avec un taux de répétition maximal de 1kHz.
  • Amplificateur paramétrique optique : OPA-800CF (Spectra-Physics). OPA avec module SHG, FHG et SFM couvrant la plage spectrale de 330-3100nm.
  • Générateur d’harmoniques : FK-800-100-M (Eksma Optics). Permet de générer le SHG à 397nm et le THG à 265nm.
  • Ligne à retard : VT-75-600 (Micos USA). Possède une résolution de 0,4μm et une portée de 60cm qui équivaut à ∼8ns de délai avec deux passages.
  • Sélectionneur d’impulsion : sur mesure (Axis Photonique Inc.). Taux de répétition allant jusqu’à 1Mhz
  • Continuum de lumière blanche : Fenêtre en sapphire, CaF2 ou YAG pour étendre la plage spectrale de la sonde de 330nm à 1800nm.
  • Spectrographe : MS260i (Newport). Spectrographe muni de trois réseaux couvrant de 160-2400nm et de deux sorties.
  • Caméra : sur mesure (Spectronic Devices Ltd). Caméra à deux canaux en ligne munie de deux CCD S7030 (Hamamatsu) permettant les mesures simultanées de la sonde et de la référence à 1kHz.
  • Porte échantillons : 1) Porte-cuvette de 1-2mm munie d’un mélangeur magnétique et d’un élément pelletier allant de 260K à 350K. 2) Cryostat pour échantillons solides allant de 12K à 350K.

Utilisation

L’appareil nécessite une formation sur la sécurité laser (SSMTE) ainsi qu’un alignement préalable complet de la source laser et des différents parcours optiques de l’expérience par le professionnel en charge. Contactez par courriel le professionnel en charge avant d’effectuer une réservation.


Contact Paul-Ludovic Karsenti

Liens complémentaires