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您現(xiàn)在的位置：首頁(yè) > 技術(shù)文章 > 快速成像技術(shù)在微觀(guān)研究中的應(yīng)用：條紋相機(jī)的創(chuàng)新實(shí)例
介于皮秒到納秒之間的超快發(fā)光過(guò)程的探測(cè)，可以幫助我們從微觀(guān)上更加深入地認(rèn)識(shí)和探索瞬息萬(wàn)變的自然界。人眼能夠識(shí)別的畫(huà)面流動(dòng)速度是每秒23張左右，一般的高速攝像機(jī)采集速度可達(dá)每秒上萬(wàn)幀，有些超高速攝像機(jī)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)十萬(wàn)幀圖像采集。條紋相機(jī)的時(shí)間分辨率能到幾個(gè)皮秒，也就意味著它可以拍到萬(wàn)億分之幾秒內(nèi)的圖像，這個(gè)時(shí)間尺度足以捕捉到化學(xué)反應(yīng)中超快反應(yīng)過(guò)程中的變化。
T-lab型條紋相機(jī)是卓立漢光面向普通科研市場(chǎng)推出的通用掃描型條紋相機(jī)。采用國(guó)*先進(jìn)的高頻條紋變像管，掃描頻率最高可達(dá)200MHz以上. 最小時(shí)間分辨率為2ps。該產(chǎn)品集成了單次觸發(fā)掃描模塊與高頻掃描模塊，不再受限于國(guó)外嚴(yán)格的出口管制，在極大降低用戶(hù)使用難度的基礎(chǔ)上，拓寬了條紋相機(jī)的使用范圍，解決了中國(guó)條紋相機(jī)這一高*科學(xué)儀器受制于人的窘境。
T-lab條紋相機(jī)
作為具備高時(shí)間分辨（皮秒）與高空間分辨（微米）的瞬態(tài)光學(xué)過(guò)程測(cè)量?jī)x器，條紋相機(jī)既可直接用來(lái)測(cè)量超短光脈沖輻射的強(qiáng)度-時(shí)間-空間關(guān)聯(lián)波形，也可以作為高時(shí)間分辨的圖像記錄設(shè)備和其它儀器，如顯微鏡、光譜儀等，構(gòu)成聯(lián)合診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)超快空間-強(qiáng)度-時(shí)間分辨或光譜-強(qiáng)度-時(shí)間分辨的關(guān)聯(lián)參數(shù)測(cè)量，是超快光化學(xué)、光物理、熒光過(guò)程、超短激光技術(shù)等領(lǐng)域研究的關(guān)鍵工具。
鈣鈦礦超快放大自發(fā)輻射(ASE)過(guò)程監(jiān)測(cè)
T-lab條紋相機(jī)配合卓立漢光的光譜測(cè)試系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)200nm到900nm光譜范圍高靈敏時(shí)域光譜測(cè)量，進(jìn)一步使得條紋相機(jī)真正實(shí)現(xiàn)了通用化，走進(jìn)普通實(shí)驗(yàn)室。
浙江大學(xué)溫州研究院顯微超快時(shí)間分辨光譜測(cè)試系統(tǒng)
上圖為浙江大學(xué)溫州研究院葉志鎮(zhèn)院士/何海平教授課題組于2022年安裝的一套顯微共聚焦超快時(shí)間分辨熒光測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)主要組成部分為飛秒激光器、FLIM顯微系統(tǒng)、條紋相機(jī)、CCD和顯微低溫系統(tǒng)。課題組主要研究方向?yàn)殁}鈦礦的載流子復(fù)合、激子行為、激射特性，以及鈣鈦礦的結(jié)晶過(guò)程。2024年葉院士課題組在鈣鈦礦顯示器、鈣鈦礦量子點(diǎn)、純紅光及純藍(lán)光鈣鈦礦激光上研究上取得進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在諸多國(guó)際著名期刊上。以下對(duì)課題組在2024年在鈣鈦礦研究領(lǐng)域所取得的成果進(jìn)行了梳理，文章中均使用到了卓立漢光條紋相機(jī)和穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀。我們也期待這些走進(jìn)普通實(shí)驗(yàn)室里的國(guó)產(chǎn)高*儀器能為科研工作者提供更有利的武*，為科技強(qiáng)國(guó)助力。
外延生長(zhǎng)鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高性能光電探測(cè)器
葉院士團(tuán)隊(duì)通過(guò)氣相外延生長(zhǎng)構(gòu)建了具有Type2型能帶結(jié)構(gòu)的CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)，并且通過(guò)晶格匹配限制CsPbBr3外延生長(zhǎng)取向，實(shí)現(xiàn)了在CdS納米帶表面外延取向均一的CsPbBr3金字塔結(jié)構(gòu)。該工作通過(guò)觀(guān)測(cè)CdS/CsPbBr3異質(zhì)界面和純CsPbBr3的熒光壽命證明了CdS/CsPbBr3異質(zhì)界面對(duì)光生載流子有分離作用，可以抑制輻射復(fù)合過(guò)程。此外，理論計(jì)算表明CdS納米帶/CsPbBr3金字塔結(jié)構(gòu)可將入射光約束在異質(zhì)界面區(qū)域。CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)構(gòu)的這些特性對(duì)提升光電探測(cè)性能具有重要幫助。最終，基于CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)器表現(xiàn)出超高的光電響應(yīng)能力，包括：2.14×105開(kāi)關(guān)比、4.07×104 A/W響應(yīng)度、1.36×1013 Jones探測(cè)率等。
Type2型能帶結(jié)構(gòu)的CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)對(duì)光生載流子的分離作用
(ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 19742?19750)
可用于液晶顯示及X射線(xiàn)成像的鈣鈦礦復(fù)合材料
葉院士課題組開(kāi)發(fā)了一種改良的固態(tài)煅燒方法，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦量子點(diǎn)表面鈍化和封裝一體化，提升了固態(tài)煅燒制備鈣鈦礦量子點(diǎn)的光效和光、熱穩(wěn)定性，并進(jìn)一步將這些量子點(diǎn)應(yīng)用于寬色域液晶顯示和高靈敏度X射線(xiàn)探測(cè)中。
該工作通過(guò)用3-（癸基二甲基銨）-丙烷磺酸鹽內(nèi)鹽（DPSI）鈍化CsPbBr3量子點(diǎn)表面，并進(jìn)一步用二氧化硅模板（MS）封裝這些量子點(diǎn)，獲得了具有93.2%高光致發(fā)光量子產(chǎn)率的超穩(wěn)定CsPbBr3-DPSI/MS納米復(fù)合材料。該材料與KSF熒光粉共同作用在液晶顯示器的背光模塊中，可以實(shí)現(xiàn)111.7%NTSC的寬色域顯示性能。此外，這些CsPbBr3-DPSI/MS材料表現(xiàn)出優(yōu)異的X射線(xiàn)探測(cè)性能，實(shí)現(xiàn)了16 lp/mm的X射線(xiàn)成像空間分辨率和339 nGyair/s的低檢測(cè)極限。
DPSI鈍化抑制淺能級(jí)缺陷提升量子點(diǎn)光效(J. Mater. Chem. C, 2024, 12, 3465)
準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜中長(zhǎng)期空氣穩(wěn)定的放大自發(fā)輻射
為了尋找合適的長(zhǎng)鏈胺配體實(shí)現(xiàn)兼具優(yōu)異空氣穩(wěn)定性和低閾值的激射性能的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜，葉院士團(tuán)隊(duì)為比較了幾種常見(jiàn)長(zhǎng)鏈胺配體的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜的空氣穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)基于辛基胺配體的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜（OA-CsPbBr3薄膜）表現(xiàn)出優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性，進(jìn)一步探究其機(jī)理發(fā)現(xiàn)空氣穩(wěn)定性可以歸因于良好的取向分布使得疏水的有機(jī)胺配體分布在鈣鈦礦薄膜表面。最終，OA-CsPbBr3薄膜表現(xiàn)出高性能的低閾值放大自發(fā)輻射（ASE），同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性，在環(huán)境空氣中放置8個(gè)月依然可以保持穩(wěn)定的ASE輸出。研究結(jié)果證實(shí)了OA-CsPbBr3薄膜在空氣中長(zhǎng)期運(yùn)行的魯棒激光增益介質(zhì)方面的巨大潛力，也為提升鉛鹵鈣鈦礦薄膜穩(wěn)定性提供了新的見(jiàn)解。
OA-CsPbBr3薄膜中低閾值、空氣穩(wěn)定的放大自發(fā)輻射
(J. Mater. Chem. C, 2024, 12, 8119 )
基于束縛激子的高性能藍(lán)色鈣鈦礦激光
鈣鈦礦薄膜實(shí)現(xiàn)藍(lán)色激光仍十分困難，葉院士團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一難題，提出了一種缺陷工程策略，通過(guò)辛基溴化銨（OABr）添加劑在全無(wú)機(jī)Rb/Cs混合鈣鈦礦薄膜中引入深能級(jí)缺陷，并基于該缺陷形成束縛激子，最終基于束縛激子在高缺陷密度的鈣鈦礦薄膜中實(shí)現(xiàn)了高性能的藍(lán)光放大自發(fā)輻射（ASE），閾值低至13.5 μJ/cm2，凈增益系數(shù)高達(dá)744.7 cm-1。在高性能鈣鈦礦薄膜增益介質(zhì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步構(gòu)筑垂直腔面發(fā)射激光器并實(shí)現(xiàn)了482 nm的單縱模藍(lán)色激光。這項(xiàng)工作不僅展示了一種制備高性能鈣鈦礦藍(lán)色激光增益介質(zhì)的簡(jiǎn)便方法，同時(shí)也提出了一種基于束縛激子實(shí)現(xiàn)受激輻射的機(jī)制，證實(shí)了缺陷可以被有效利用，為實(shí)現(xiàn)高性能藍(lán)色激光提供了新的思路。
基于束縛激子的高性能藍(lán)光放大自發(fā)輻射(ACS Nano 2024 18 (34), 23457-23467)
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