碳氢分子的飞秒激光远程探测研究

【摘要】大功率飞秒激光脉冲在透明介质中传输时，会产生一种叫做光丝(filament)的自导引结构。在空气中这种成丝现象能够在远达数千米的距离进行调控，飞秒激光光丝这种远距离传输的特性为监测大气环境中的污染物质提供了有利的条件。由于钳位效应（intensityclamping），光丝中激光强度可达1013W/cm2，该强度的激光能够诱导光丝通道内的所有物质发生解离，处于激发态的分子解离碎片会通过光弛豫的过程发射特征荧光光谱（分子指纹）。人们利用这些分子指纹就能够监测、识别不同种类的生物、化学物质。虽然飞秒激光光丝在远程探测方面有很多先天的优势，但是人们对于这种光物理化学反应内部机理的了解仍然有所欠缺。本论文的工作主要是围绕飞秒激光光丝诱导荧光光谱技术对碳氢分子探测进行展开。论文的主要内容如下：首先，我们对甲酸、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁酮、乙酸乙酯等一系列碳氢分子进行了飞秒激光光丝诱导荧光实验。通过对所得到的碳氢分子的特征荧光谱线进行分析，我们成功地根据谱线成分的变化实现了对不同碳氢分子的识别。相较于长脉冲激光击穿技术而言，我们发现飞秒激光光丝诱导碳氢分子产生的特征荧光谱线十分的“纯净”。这些荧光谱线主要来源于处于超激发态的电中性解离碎片的弛豫过程。为了进一步深入地了解碳氢分子的解离、荧光过程，更好地理解、研究飞秒激光与物质的相互作用机制，我们借助了近年来非常流行的符合动量成像技术。因此，在第二部分的工作中，我们主要是对符合动量成像系统进行搭建。搭建工作主要分为两部分，即硬件与软件。硬件部分包括：超高真空腔的组装与运行；后续电子信号处理单元（如FAMP8，ATR19，CFD8b）的连接与调试；数据采集、分析系统的装配与调试。软件部分主要包括对TDC8HP时间数字转换器件的采集命令的编写以及后续数据处理程序的编写等等。运用我们所搭建的CMI系统，我们实现了对超高真空腔内的背景气体飞行质谱的检测以及分子解离过程的成像。最后，对整个论文的工作进行总结，并对下一步工作内容进行设定。
【作者】杨博思；
【导师】徐淮良；
【作者基本信息】吉林大学，微电子学与固体电子学，2014，硕士
【关键词】飞秒激光光丝；符合动量成像；分子检测；

【参考文献】
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