199628. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés anyagok koherens anti-stokesi raman szóráson alapuló spektroszkópiai vizsgálatára
HU 199628 B 4 csönhatás dinamikájáról kívántunk pontosabb információt nyerni. A találmány szerint ezt úgy érjük el, hogy két, egymástól jelentősen eltérő időtartamú lézerimpulzust alkalmazunk a minta koherens besugárzására. A találmány tehát egyrészt eljárás anyagok koherens anti-stokesi Raman szóráson alapuló spektroszkópiai vizsgálatára, amelynek során a vizsgálandó mintát legalább két különböző hullámhosszú lézerimpulzussal sugározzuk be, és mérjük a minta által kibocsátott koherens anti-stokesi Raman szórás sugárzás spektrális és időbeli eloszlását. A találmány szerint a mintát egy első hullámhosszú első lézerimpulzussal és ennek időtartamán belül legalább kétszer kisebb időtartamú, az első hullámhossznál kisebb hullámhosszú legalább egy második lézerimpulzussal sugározzuk be, amikoris a legalább egy második lézerimpulzust az első lézerimpulzushoz képest időben eltolhatóan állítjuk elő. Előnyösen a második lézermipulzus az első lézerimpulzusnál (5—105)-ször kisebb időtartamú. Az első lézerimpulzus időtartamát 0,1 — 1000 ns-ra, pl. 10 ns-ra lehet választani. A találmány szerinti eljárással a KARSZ sugárzás időbeli tulajdonságait vizsgálva a fény-anyag kölcsönhatás dinamikájáról nyerhetünk információt. Ha egy rövid lézerimpulzust alkalmazunk és a hosszabb lézerimpulzus spektrális eloszlása éppen az elektronrezonanciák, vagy két-, ill. háromfotonos abszorpcióknak megfelelő hullámhossztartományban helyezkedik el (ez a gerjesztett állapot létrehozásának feltétele), akkor a rövidebb lézerimpulzus késleltetésével a gerjesztett állapot élettartamát határozhatjuk meg. Ha két rövidebb lézerimpulzust alkalmazunk, akkor a két rövid lézerimpulzus egymáshoz képesti késleltetésével a válaszjel a vibrációs és rotációs energiaszintnek élettartamáról és az elektromágneses térrel való nemlineáris kölcsönhatásról egyidejűleg hordoz információt. Az eljárás egyik előnyös foganatosítása abban van, hogy a második lézerimpulzus időtartama alatt maximum ±10%-kal változó intenzitású első lézerimpulzust állítunk elő. Adott esetben célszerű lehet, ha a minta besugárzását az első és az egy vagy kettő második lézerimpulzussal 10—100 Hz gyakorisággal periodikusan megismételjük. A találmány másrészt berendezés anyagok koherens anti-stokesi Raman szóráson alapul spektroszkópiai vizsgálatára, amelynek első és második, egymással szinkronizált lézerimpulzus forrása, az ezek által előállított koherens lézerimpulzusokat vizsgálandó mintára irányító optikai rendszere és a minta által kibocsátott anti-stokesi Raman szórás sugárzás spektrális és időbeli eloszlását meghatározó egysége van. A találmány szerint az első lézerimpulzus forrás által kibocsátott lézerimpulzus(ok)nál legalább kétszer rövidebb lézerimpulzus(oka)t kibocsátó második lézerimpulzus forrása van. 3 Az egyik előnyös kiviteli alaknál az első és második lézerimpulzus forrás egy-egy festéklézer, amelyek optikailag egy közös gerjesztő gázlézerhez vannak csatlakoztatva. Megvalósítható azonban a találmány szerinti berendezés úgy is, hogy a második lézerimpulzus forrás lézerimpulzusát módusszinkronizált Nd:YAG lézer vagy Nd:YAG lézer erősítő rendszer frekvenciakétszerezővel előállított lézernyalábjának egyik része képezi, az első lézerimpulzus forrás pedig a lézernyaláb másik része által gerjesztett hangolható festéklézer. Adott vizsgálatokhoz előnyös, ha az első lézerimpulzus forrás szélessávú, a második lézerimpulzus forrás pedig keskenysávú a mintára jellemző elektrongerjesztési, rezgési vagy forgási energiakülönbségekhez képest, másokhoz pedig az, ha mind az első lézerimpulzus forrás, mind pedig a második lézerimpulzus forrás keskenysávú a mintára jellemző elektrongerjesztési, rezgési vagy forgási energiakülönbségekhez képest. A találmányt a továbbiakban a rajzon szemléltetett előnyös kiviteli alakok alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a KARSZ jelenségnél az energiaszinteket, a 2. ábra a rezonáns KARSZ jelenség impulzus megmaradási feltételének vektorábráját, a ■ 3. ábra a KARSZ sugárzás létrejöttét szemléltető vázlatos rajzot, a 4. ábra a KARSZ sugárzás intenzitás és körfrekvencia viszonyait szemléltető diagramot, az 5. ábra a találmány szerinti berendezés egyik kiviteli alakjának tömbvázlatát, a 6. ábra az 5. ábra szerinti berendezésben alkalmazott Michelson interferométer vázlatos optikai rajzát, és a 7. ábra a találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakjának tömbvázlatát mutatja. Az 5. ábrán a gerjesztő fényforrás 1 gázlézer, pl. alacsony nyomású nitrogén lézer vagy excimer lézer, amelynek lézernyalábja egy amplitúdó vagy hullámfront 14 nyalábosztó segítségével ketté van osztva. Az egyik lézernyaláb egy keskenysávú, rövid impulzusú 2 lézerimpulzus forrást, pl. festéklézert gerjeszt. A másik lézernyaláb a 6 minta molekuláris rendszere vibrációs energiaszintjeinek távolságához képest szélessávú, az előbbinél 1—5 nagyságrenddel hosszabb lézerimpulzusokat adó 3 lézerimpulzus forrást, pl. festéklézert pumpál. A rövid impulzus cop körfrekvenciájú lézernyaláb 16 siktükrön irányt váltva egy 4 Michelson interferométeren (6. ábra) halad keresztül, amely egyetlen lézerimpulzusból egymáshoz képest eltolható kettős lézerimpulzust állít elő. A változtatható késleltetésű 15 optikai késleltető a hosszabb impulzusú körfrekvenciájú lézernyaláb időbeli helyze-3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
