ИК-Фурье спектрометр IRPrestige-21

IRPrestige-21 является прибором высокого класса, соответствующим самым высоким современным стандартам, благодаря, в том числе, беспрецедентно высокой чувствительности (соотношение сигнал-шум 40000:1)

Уникальной особенностью данного ИК-спектрометра является оптическая система зеркал, выполненных из золота. Такая оптическая система позволяет свести к минимуму потери энергии в результате светорассеяния, по сравнению с обычными алюминиевыми зеркалами. Стабильность и воспроизводимость результатов измерений достигаются с помощью запатентованных систем оптимальной динамической юстировки и поддержки гибких сопряжений интерферометра. Переключение рабочих областей инфракрасного излучения (NIR-MIR-FIR) осуществляется путем установки программно-распознаваемых светоделительных пластин с автоматической сменой источников излучения и детекторов.

Технические характеристики

Спектральный диапазон: 12500 ~ 240 см-1

Оптическая схема: Однолучевая.

Источники излучения:    Высокотемпературный керамический источник, галогенная лампа.

Светоделители: КВr, CsI, CaF2.

Интерферометр: Быстросканирующий типа Майкельсона со смежным углом в 300 с электромагнитным приводом и цифровой динамической юстировкой. Герметизированный с контролем влажности.

Детекторы: DLATGS  и InGaAs.

Разрешение: 0,5; 1; 2; 4; 8 или 16 см-1.

Соотношение сигнал/шум > 40000:1 (для KRS-5, 4 cм-1 , 1 мин, 2100 cм-1, пик к пику).

Спектрофотометр UV-3600 для работы в УФ, видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра

Уникальный спектрофотометр UV-3600 Plus предназначен для работы в широком спектральном диапазоне и оснащен тремя детекторами: ФЭУ для работы в ультрафиолетовой и видимой области спектра, полупроводниковый InGaAs и охлаждаемый PbS детекторы для работы в ближнем ИК-диапазоне.

Высокопроизводительная оптика прибора позволяет достичь крайне низкого уровня рассеянного света (макс. 0,00005 % при 340 нм) с высоким разрешением (максимальное разрешение: 0,1 нм). Широкий спектральный диапазон от 185 до 3300 нм позволяет работать не только в УФ и видимом диапазоне спектра, но и в ближнем ИК-диапазоне, и как результат, открывает возможности по решению широкого круга задач. 

Технические характеристики:

Оптическая схема: Двухлучевая, двойной монохроматор

Спектральный диапазон: 185–3300 нм

Детекторы УФ/видимый диапазон: ФЭУ

Ближний ИК-диапазон: InGaAs/охлаждаемый PbS

Ширина щели УФ/видимый диапазон: 8 ступенчатая; от 0,1 до 8 нм

Ближний ИК-диапазон: 10 ступенчатая; от 0,2 до 32 нм

Разрешение: 0,1 нм

Уровень шума: 0,00005 Abs или ниже (500 нм);

 0,00008 Abs или ниже (900 нм);

 0,00003 Abs или ниже (1500 нм)

Уровень рассеянного света: 0,00008% (220 нм, NaI); 0,00005% (340 нм, NaNO2); 0,0005% (1420 нм, H2O);0,005% (2365 нм, CHCl3)

Фотометрический диапазон от –6 до +6 Abs

Фотометрическая точность: ± 0,003 Abs (при 1 Abs); ± 0,002 Abs (при 0,5 Abs)

Размер кюветного отделения 150*260*140 мм

Спектрометр в УФ-видимом диапазоне Shimadzu UV-2550

Этот прибор обладают уникальными техническими характеристиками:

  • наименьший в данном классе приборов диаметр светового пучка, разрешение до 0.1 нм,
  • наиболее широкий в своем классе диапазон фотометрирования от -4 до 5 Abs.

Двухлучевая оптическая система гарантирует стабильную базовую линию и позволяет детектировать минимальные изменения фона, что очень важно, например, при колориметрическом анализе воды.

Спектрофотометры UV-2550 используются в различных областях науки и производства: органической химии, биохимии, мониторинге окружающей среды, текстильной и пищевой промышленности.

Технические характеристики:

Монохроматор: двойной

Спектральный диапазон: 190- 1100 нм

Спектральная ширина щели: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2 и 5 нм

Разрешение: 0,1 нм

Рассеянное излучение: < 0,0003%Т при 220 и 340 нм

Точность установки длины волны :± 0,3 нм

Воспроизводимость длины волны: ± 0,1 нм

Диапазон фотометрирования: от -4 до 5 Abs. и от 0 до 99,99% Т

Фотометрическая точность: ±0,002 Abs. при значении измерений от 0 до 1,0 Abs. ±0,004 Abs. при значении измерений от 0,5 до 1 Abs.

Стабильность базовой линии: менее 0,0004 Abs./ч (после 2 часов прогрева)

Скорость сканирования:160 - 900 нм/мин (позиционирование 3200 нм/мин)

Рамановский спектрометр Horiba Jobin-Yvon LabRam HR800

Рамановский спектрометр Horiba Jobin-Yvon LabRam HR800 служит для получения спектров комбинационного (рамановского) рассеяния с целью идентификации изучаемых веществ в твердом, жидком или газообразном состоянии, фазовой диагностики включений в минералах, оценки степени кристалличности вещества, для исследований превращения веществ в результате химических, электрохимических реакций, исследования изменений в биологических тканях. Наличие встроенного микроскопа позволяет получать информацию с микрометровых объектов. Конфокальная оптическая схема позволяет добиваться максимальной степени детализации при сохранении высокой скорости получения изображения.

Технические характеристики:

Спектрограф: фокусное расстояние 800мм с тремя решетками 600 ш/мм, 1800 ш/мм

Спектральный диапазон: 4000-100 см-1

Спектральное разрешение: до 1.5см-1

Точность воспроизведения волнового числа: 1 см-1

Лазеры: Ar+ с перестраиваемыми длинами волн от 457 до 514 нм с набором notch фильтров для работы на 488нм и 514 нм и мощностью до 50mW; He-Ne с длиной волны 432нм и мощностью до 10 mW

Микроскоп: Olympus BX41 c объективами 10Х (NA 0.25), 50X (NA 0.75), 50X (NA 0.5), 100X (NA 0.9) Детектор – CCD камера 1024Х256 пикселей

Магнито-оптическая ловушка miniMOT™ Toptica Photonics

 

Магнито-оптическая ловушка MiniMOT™ представляет собой компактное оборудование, включающее вакуумную ячейку с вакуумным наносом, диспенсер рубидиевых атомов, магнитные катушки, электронику и оптические элементы, для создания магнитооптической ловушки (МОЛ). МОЛ является основным инструментом в большинстве экспериментов с холодными атомами.

mot 1

Рисунок 1 - Магнито-оптическая ловушка MiniMOT™

 

Дополнительное оборудование:

- перестраиваемые диодные лазеры DL pro

- лазерный усилитель BoosTA

- компактный модуль для спектроскопии насыщения поглощения CoSy

- цифровой контролер на основе обратной связи для управления, стабилизации, синхронизации и анализа лазеров DigiLock 110

- универсальный PID регулятор PID 110

 

Принцип действия магнито-оптической ловушки

Принцип действия магнито-оптической ловушки (МОЛ) основан на комбинации лазерного охлаждения в конфигурации трех пар встречных лазерных пучков и линейного неоднородного магнитного поля, создаваемого парой катушек Гельмгольца в конфигурации с обратными токами (рисунок 2). Лазерное поле обеспечивает силу трения, зависящую от скорости атомов и приводящую к охлаждению, а магнитное поле создает возвращающую силу, зависящую от положения атомов.

mot 2

 

Рисунок 2 - комбинация лазерного охлаждения в конфигурации трех пар встречных лазерных пучков и линейного неоднородного магнитного поля, создаваемого парой катушек Гельмгольца в конфигурации с обратными токами

Лазерное охлаждение основано на действии силы радиационного давления, возникающей в результате передачи импульса ħk от световой волны к атому в цикле поглощения и последующего спонтанного излучения. При этом очевидно, что торможение атома будет происходить в результате взаимодействия со встречной волной. Кроме того, нужно учесть, что поглощение лазерного излучения атомом зависит от отстройки частоты атомного перехода и лазера, а в силу эффекта Доплера и от скорости атома. Таким образом, охлаждение атомов в одном пространственном направлении достигается в поле двух встречных лазерных волн, отстроенных ниже частоты атомного перехода (красная отстройка).

Отметим, что охлаждение достигается за счет большого числа циклов «поглощения-спонтанного излучения». Это означает, что для реализации лазерного охлаждения атом должен обладать особой схемой уровней, такой чтобы после цикла «поглощение-излучение» атом всегда возвращался в начальное состояние. Атомы 85Rb, например, имеют подходящий замкнутый переход между состояниями 5S1/2 F=3 и 5P3/2 F=4 (рисунок 3 (a) и (b)). Переходы из возбужденного состояния в состояния 5P1/2 запрещены по четности, а распад в состояние 5S1/2 F=2 требует изменения углового момента на −2, а для этого необходим более чем один фотон (рисунок 3 (c) и (d)). Однако поскольку для охлаждения требуется отстройка лазерного излучения от частоты атомного перехода, существует некоторая вероятность возбуждения атома в состояние 5P3/2 F=3 (раз в 1000 циклов). Если атом возбуждается в это состояние, он может распасться в состояние 5S1/2 F=3 или в «темное» состояние 5S1/2 F=2. В последнем случае атом перестает совершать циклические переходы и охлаждение заканчивается. Для продолжения охлаждения необходимо использовать дополнительный лазер перенакачки резонансный переходу 5S1/2 F=2 → 5P3/2 F=3.

mot 3

 

Рисунок 3 – схема поглощения атомов 85Rb

Учитывая многоуровневость атомов сила радиационного давления может быть пространственно промодулирована за счет использования света круговой поляризации и градиента магнитного поля, создаваемого двумя катушками. Рассмотрим это на примере одномерной ловушки (рисунок 4). Она состоит из двух встречных лазерных пучков с противоположными круговыми поляризациями, взаимодействующих с переходом между уровнями с Jg = 0 и Je = 1. Кроме того, на атомы действует статическое магнитное поле, величина которого пропорциональна расстоянию x от центра ловушки x=0: B = bx.

mot 4

 

Рисунок 4 – пример одномерной ловушки

 

Пусть при нулевом магнитном поле лазерные поля отстроены на величину δ ниже атомного перехода между уровнями Jg = 0 и Je = 1. В магнитном поле происходит расщепление и сдвиг уровней атома (эффект Зеемана). В результате, уровень Je=1 расщепляется на три подуровня с Me = 0 и Me = ±1. В области x >0, где B >0, уровень Me = +1 сдвигается вверх, в то время как уровень Me = -1 сдвигается вниз. Слева от центра ловушки наблюдается противоположная картина. Таким образом, в точке x+ справа от центра ловушки магнитное поле подстраивает ближе к резонансу переход с ΔM = -1, а переход с ΔM = +1 оказывается отстроенным дальше от резонанса.

Для того чтобы захватить атомы в центре ловушки, где магнитное поле равно нулю, необходимо организовать взаимодействие атомов с лазерным полем таким образом, чтобы оно толкало их в направлении x=0.

Известно, что эффективность взаимодействия с полем атомов в состояниях Me= ±1 зависит от направления их движения и поляризации поля. Так, атомы в состоянии Me= -1 наиболее эффективно взаимодействуют с поляризацией σ+, если они движутся в направлении лазерного пучка, и с σ-, если движутся навстречу пучку. Для состояния Me= +1 все происходит наоборот. Тогда, для того чтобы на атомы действовала сила, толкающая их к центру ловушки, необходимо выбрать поляризацию лазерного пучка, падающего справа, σ-, а слева σ+. В этом случае атомы, двигающиеся в положительном направлении оси x, будут эффективно взаимодействовать с волной σ-, рассеивая из нее свет и получая импульс в направлении противоположном их движению. Атомы, двигающиеся в противоположном направлении, будут слабо взаимодействовать с обеими волнами, до тех пор, пока не попадут в область слева от начала координат, где уровни Me= ±1 меняются ролями. Теперь больше света рассеивается из волны σ+, приводя опять к возникновению силы, толкающей атомы к центру.

Эксперименты с МОЛ

МОЛ обеспечивает предварительное охлаждение ансамбля атомов для получения конденсатов Бозе-Эйнштейна и вырожденных Ферми газов, для прецизионной спектроскопии и стандартов частоты на основе атомного фонтана. Несмотря на значительный прогресс в охлаждении атомарных газов проблема охлаждения ансамблей сложных частиц остается актуальной. В связи с этим ведется поиск универсальных методов охлаждения, не зависящих от внутренней структуры частиц. В частности, перспективным считается применение метода обратной связи, основанного на измерении сигнала обратного брэгговского рассеяния [J. Phys. B 47, 135303 (2014); JETP Lett. 100, 536 (2014); JETP (2015)]. На этапе разработки метода целесообразно использование в качестве тестовых частиц атомы, предварительно охлажденные в МОЛ. Такое применение, имеющейся в РЦ ОЛМИВ МОЛ, предполагается, например, в проекте 11.38.640.2013 в рамках Мероприятия 2.