TA900 - фемтосекундная система визуализации на основе нестационарного поглощения

TA900 — это современная широкопольная фемтосекундная система для визуализации переходного поглощения, разработанная компанией EV. Она объединяет методы "накачка-зондирование" (pump-probe) и микроскопии, позволяя исследовать пространственно-временную эволюцию носителей заряда, тепловую диффузию и динамику возбуждённых состояний в наноматериалах, полупроводниках, перовскитных фотоэлементах, квантовых структурах и катализаторах. Система работает в двух режимах (точечная или широкопольная накачка), обеспечивает пространственное разрешение до 500 нм, временное разрешение от 500 фс и использует запатентованную интерференционную технологию для усиления сигнала. Благодаря высокой чувствительности она позволяет детектировать сигналы от единичных наночастиц и монослойных материалов, а встроенное ПО автоматизирует сбор и обработку данных, что делает её мощным инструментом для передовых исследований в области физики, химии и материаловедения. Система может быть собрана под заказ и использована с имеющимся в лаборатории лазером.

• Пространственное разрешение 500 нм.
• Временное разрешение 500 фс.
• Точность определения миграции носителей 30 нм.
• Высокая чувствительность и пропускная способность.
• Высокое пространственное и временное разрешение.
• Запатентованная интерференционная технология усиления сигнала.
• Режим работы по отражению/рассеянию.

Принцип действия

Спектроскопия переходного поглощения (транзиент-абсорбционная спектроскопия), основанная на принципе «накачка-зондирование» (Pump-Probe), позволяет получить большое количество информации в частотной и временной областях. За последние десятилетия она нашла применение в самых разных областях: физика, химия, материаловедение, энергетика, биология. Сегодня потребности в новых средствах проведения научных исследований во многих областях постоянно обновляются. С развитием передовых направлений, таких как перовскитная фотоэлектрика, двумерные материалы, квантовые устройства и высокотемпературная сверхпроводимость, специалистам необходимо понимать закономерности пространственного перемещения и изменения микроскопических носителей заряда, а также иметь представление о пространственной гетерогенности физических состояний микро- и наноматериалов. Визуализация переходного поглощения позволяет исследовать движение и эволюцию микрочастиц и энергии в пространстве и времени и является важным инструментом для изучения пространственно-временной эволюции микрочастиц и энергии, а также для объяснения микроскопических механизмов.

Визуализация переходного поглощения обычно реализуется двумя способами: точечная сканирующая визуализация и широкопольная визуализация. По сравнению с точечной сканирующей визуализацией, широкопольный режим визуализации обеспечивает более высокую скорость, большую пропускную способность и более детальное качество изображения.

Оптическая схема сканирующего фемтосекундного микроскопа на основе переходного поглощения

Оптическая схема широкопольной визуализации на основе переходного поглощения

Широкопольная фемтосекундная система визуализации переходного поглощения TA900 имеет два рабочих режима: точечная накачка + широкопольное зондирование и широкопольная накачка + широкопольное зондирование. Режим точечной накачки используется для измерения миграции носителей заряда и теплопроводности; режим широкопольной накачки — для измерения распределения носителей заряда и пространственной гетерогенности физических состояний.

Миграция носителей заряда и тепловая диффузия в металлических плёнках

На изображениях представлены результаты визуализации сверхбыстрых горячих носителей заряда и тепловой диффузии в металлической плёнке толщиной 10 нм. Использован режим точечного возбуждения и широкопольного зондирования прибора.

Время жизни носителей заряда		Одномерная аппроксимация (подгонка) сигнала		Коэффициент диффузии носителей заряда / тепловой диффузии

Распределение горячих носителей заряда и «горячие точки» в каталитических материалах

Исследование краевых физических состояний в новых двумерных материалах

Распределение экситонов и исследование времени жизни экситонов в двумерном дисульфиде вольфрама (WS₂). Видно, что на краях многослойных областей наблюдается более высокая плотность экситонов и большее время их жизни.

Таким образом, фемтосекундная система TA900 представляет собой не просто спектрометр, а комплексную исследовательскую платформу, открывающую новые возможности для изучения фундаментальных физических и химических процессов на наноуровне. Сочетание высокой чувствительности, пространственного и временного разрешения с широким набором режимов измерений и гибкостью в интеграции дополнительного оборудования делает эту систему незаменимым инструментом для научных групп, работающих на переднем крае материаловедения, оптоэлектроники и квантовых технологий.