背景介紹—瞬態(tài)吸收光譜和瞬態(tài)吸收成像的應(yīng)用基于泵浦探測（Pump-Probe）原理的瞬態(tài)吸收光譜，在頻率維度和時間維度上提供了豐富的光譜和動力學(xué)信息，過去的幾十年應(yīng)用于物理、化學(xué)、材料、能源、生物等廣泛領(lǐng)域。當(dāng)今，許多領(lǐng)域科學(xué)研究的范式和需求都在不斷更新。尤其是隨著鈣鈦礦光伏、二維材料、量子器件、高溫超導(dǎo)等前沿領(lǐng)域的發(fā)展，科學(xué)家迫亟需在空間維度上揭示載流子等微觀離子的遷移和演化規(guī)律，研究微納米材料的物理態(tài)在空間分布上的異質(zhì)性。瞬態(tài)吸收成像，可在空間和時間維度上研究微觀粒子和能量的運動和演化，是研究微觀粒子和能量的時空演化、闡釋微觀機制的重要工具。
瞬態(tài)吸收成像，一般有兩種實現(xiàn)方式，點掃描成像和寬場成像。相對點掃描成像，寬場成像模式具有速度快、通量高，成像質(zhì)量更加細膩的特點。
Omni-TAM900為北京卓立漢光儀器有限公司全新推出的一款寬場飛秒瞬態(tài)吸收成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成像和動力學(xué)于一體，聯(lián)合飛秒泵浦-探測技術(shù)和顯微技術(shù)，通過自主知識產(chǎn)權(quán)的干涉放大技術(shù)增強圖像信噪比，可獲得高質(zhì)量的成像效果并大幅度縮短測試時間。
儀器基本功能和性能：儀器具有點泵浦-寬場探測，和寬場泵浦-寬場探測兩種工作模式。分點泵浦模式可用于測量載流子遷移和熱導(dǎo)率等；寬場泵浦模式可用于測量載流子分布和物理態(tài)的空間異質(zhì)性等。
儀器特點和創(chuàng)新
高靈敏、高通量，可測量到單個納米顆粒、單層石墨烯乃至單層分子晶體的瞬態(tài)吸收信號。
儀器原理和實現(xiàn)方式
Omni-TAM900寬場飛秒瞬態(tài)吸收成像系統(tǒng)原理如下圖所示，經(jīng)過飛秒激光器和光學(xué)參量放大器（OPA）之后出來的飛秒激光，通過顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)進入，并作為泵浦光源激發(fā)樣品，而另一束經(jīng)過空間調(diào)制的探測光在一定的時間延遲之后也經(jīng)過顯微系統(tǒng)到達樣品，樣品在激發(fā)態(tài)對探測光產(chǎn)生的吸收情況會被顯微鏡上的sCMOS 相機記錄下來。通過調(diào)節(jié)光學(xué)延遲線（Optical Delay Line），得到樣品在不同延遲時間下的sCMOS圖像。
Omni-TAM900 可以有兩種成像模式（如下圖所示）： 聚焦泵浦光模式（點泵浦，寬場探測）和寬場泵浦光模式（寬場泵浦、寬場探測），前者主要用于研究載流子的遷移，后者用于檢測載流子的空間分布狀況。
軟件
軟件可進行同步采集，自動控制和處理，載流子的壽命、載流子的遷移速率、載流子的分布、動力學(xué)等信息均可以通過軟件得到。
應(yīng)用方向及實測數(shù)據(jù)
Omni-TAM900寬場飛秒瞬態(tài)吸收成像系統(tǒng)是測量載流子時空演化的強大工具，可廣泛應(yīng)用于物理、材料及器件的前沿研究，比如：太陽能電池、低維材料、量子器件、超導(dǎo)材料、新型半導(dǎo)體、納米催化、生物傳感等，對納米尺度和飛秒時空尺度中的超快的物理、化學(xué)及生物過程進行監(jiān)測。
金屬鍍膜中的載流子遷移和熱擴散
10 nm厚金屬薄膜上的超快熱載流子和熱擴散，采用儀器的點激發(fā)，寬場探測模式。
半導(dǎo)體中的載流子遷移和熱擴散
同時監(jiān)測Si基半導(dǎo)體中的載流子遷移和熱擴散（可測量半導(dǎo)體材料的熱導(dǎo)率），采用儀器的點激發(fā)，寬場探測模式。
光伏材料中的載流子遷移和演化
鈣鈦礦CsPbBr3載流子成像，遷移動力學(xué)及邊緣態(tài)動力學(xué)研究。采用儀器的寬場激發(fā)，寬場探測模式
催化材料中的熱載流子分布和“熱點”
局部熱電子密度高、壽命長，可能具有更高的催化活性。采用儀器的寬場激發(fā)，寬場探測模式。
新型二維材料中的邊緣物理態(tài)研究
二維WS2中激子分布情況，激子壽命研究。可以看到，多層的邊緣具有更高激子密度和更長激子壽命
技術(shù)參數(shù)
光源 | 飛秒激光 +OPA，激光波長范圍取決于應(yīng)用場景 |
檢測器 | sCMOS |
成像空間分辨率 | 500 nm |
載流子遷移定位精度 | 30nm |
時間分辨率 | 500 fs (100 fs 激光脈沖條件下） |
時間延遲線 | 0-4 ns/0-8 ns |
顯微鏡模塊 | 倒置顯微鏡，上方為開放空間，后期可兼容低溫模塊、探針臺、電學(xué)調(diào)控、磁場等特殊實驗場景。 |
測量模式 | 點泵浦 + 寬場探測（載流子遷移） 寬場泵浦 + 寬場探測（載流子分布） |
儀器工作模式 | 反射 / 散射 |
已發(fā)表文獻：
J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 13928：202110510123.X（以上展示的所有實測數(shù)據(jù)均為本型號儀器測得，并已公開發(fā)表，更多細節(jié)請查閱以上文獻）。
更多參考文獻：
?。榱朔奖阌脩魠⒖佳芯壳把?，如下列出一些國際上利用瞬態(tài)吸收成像方法的研究案例。這些數(shù)據(jù)并非用該型號儀器獲得，但是卓立Omni-TAM900儀器可實現(xiàn)這些應(yīng)用場景中的絕大多數(shù)功能。如有特殊需求，歡迎與卓立漢光聯(lián)系。）
Science 2017, 356, 59 (鈣鈦礦超長熱載流子)
Nat. Mater. 2020, 19, 617 （轉(zhuǎn)角二維量子異質(zhì)結(jié)）
Science 2021, 371, 371 （超導(dǎo)材料電荷密度波）
Science 2022, 377, 437 （立方砷化硼超高載流子）
Nat. Mater. 2020 , 9, 56 (材料中的攜能載流子)
