IP-телефоны М И Ф И (кафедра 70)
М И Ф И НАШИ КООРДИНАТЫ

Спектроскопия и газовые сенсоры

Проведен цикл спектральных исследований биоорганических соединений на поверхности, определен набор длин волн для эффективного возбуждения люминесценции на широком классе поверхностей, определена оптимальная энергия лазерного излучения, при котором отношение сигнал/шум достигает максимального значения. В результате исследований разработана оригинальная люминесцентная криминалистическая методика и создан лазерный комплекс для выявления скрытых следов пальцев рук, выделений человека, а также вытравленных надписей, печатей и штампов. Комплекс внедрен в практику работы МВД РФ и удостоен Золотой медали на Международной выставке изобретений в г. Брюсселе.
Созданы мощные лазерные источники: параметрические генераторы света с плавной перестройкой длины волны излучения в диапазоне 1,4 - 4,2 мкм, твердотельные лазеры с дискретной перестройкой длины волны в УФ и видимом диапазоне (l =266 нм, 532 нм) а также лазеры на красителях, позволяющие резонансно возбуждать колебательные электронные переходы в молекулярных конденсированных средах в широком спектральном диапазоне.
На базе лазеров на красителях и параметрических преобразователей (266 - 4200 нм) разработаны методы лазерной спектроскопии, а именно: лазерно-индуцированная люминесценция, позволяющая исследовать люминесценцию с низким квантовым выходом (B<10-5) в результате применения режима счета фотонов, спектроскопии наведенного поглощения для определения населенности возбужденных состояний, а также ИК лазерный спектрофотометр с большим динамическим диапазоном для исследований нелинейного поглощения. Разработанная методика позволяет изучать механизмы возбуждения, его релаксацию и внутримолекулярный перенос в молекулярных конденсированных средах.
Обнаружены новые физические механизмы и закономерности, позволяющие реализовать неравновесные (селективные) фотофизические и фотохимические процессы как при колебательном, так и при электронном возбуждении молекулярных конденсированных сред мощным лазерным излучением, а именно: механизмы внутримолекулярного переноса возбуждения, эффективно конкурирующие с термической релаксацией, и процессы пространственного переноса возбуждения, приводящие а локализации возбуждения в полимерах на уровне надмолекулярных структур.
Методом лазерно-индуцированной люминесценции и спектроскопии наведенного поглощения показано, что в нитроароматических кристаллах при возбуждении молекул во второе синглетное состояние наблюдается сверхбыстрая интеркомбинационная конверсия, которая в состоянии конкурировать с внутренней конверсией, а для интенсивностей возбуждающего УФ излучения в диапазоне 106 - 107 Вт/см приводит к населенности нижнего триплетного состояния, близкой к насыщению, и которая, таким образом, является уникальным внутримолекулярным механизмом, позволяющим стимулировать селективные и неравновесные фотопроцессы на поверхности молекулярных конденсированных сред при лазерном возбуждении молекул в устойчивые синглетные состояния.
Путем поверхностной фотосополимеризации удалось получить материал, представляющий собой сополимер полистирола и акриловой кислоты, и обладающий поверхностными ионно-обменными свойствами. Исследованы фотофизические и фотохимические процессы на поверхности молекулярных конденсированных сред, реализуемых при колебательном и электронном возбуждении в условиях мощного ИК и УФ лазерного воздействия.
Проведены работы по изучению фотопроцессов на нанопористых поверхностях арсенида галлия и кремния методом динамической лазерной времяпролетной масс-спектрометрии. При исследовании элементарных фотофизических процессов в условиях резонансного лазерного воздействия на молекулы йода, сорбированные в нанопористых стеклах, обнаружен эффект фотодиссоциации и фотодесорбции молекул. Показано, что на нанопористых поверхностях могут происходить не свойственные гладким поверхностям процессы, такие как образование кластеров арсенида As4 (при воздействии на арсенид галлия) с особенностями зависимости выхода от плотности потока лазерного излучения, не характерными для объемного образца. При воздействии на нанопористый кремний наблюдалось уменьшение порога выхода продуктов по сравнению с объемным образцом. Зависимость выхода продуктов от плотности потока излучения немонотонна.
Проведено исследование фотопроцессов при возбуждении резонансным лазерным излучением с длинами волн 532 нм, 575 нм, 640 нм субмонослоев молекул йода и пленок молекулярного кристалла йода, сорбированных на поверхности нанопористого и гладкого (непористого) кварца. В качестве экспериментальных методик использовались глубоковакуумная времяпролетная масс-спектрометрия, лазерно-индуцированная люминесценция и спектроскопия поглощения. Показано наличие интенсивной безызлучательной релаксации в образцах с характерными временами, сравнимыми с временем прямого фотолиза молекулы йода. Обнаружена и исследована высокоэнергетичная фотодесорбция молекул йода с энергией поступательного движения 1,8 - 1,4 эВ при изменении энергии кванта возбуждения в диапазоне 2,3 - 1,9 эВ, которая наблюдается только с поверхности нанопористого кварца. Зарегистрирована фотодиссоциация молекул йода на поверхности нанопористого кварца, протекающая по прямому механизму с подавлением преддиссоционного канала фотолиза. В отличие от фотопроцессов, которые наблюдаются только для нанопористого кварца, термодесорбция со значительно меньшими кинетическими энергиями наблюдалась для гладкого кварца.
Проведено исследование спектров ИК поглощения и комбинационного рассеяния воды в области ОН-валентных колебаний при воздействии на воду импульсного резонансного ИК лазерного излучения в широком диапазоне интенсивностей. В качестве источника ИК лазерного излучения использовался параметрический генератор света, обеспечивающий непрерывную перестройку по длинам волн в диапазоне от 2,2 до 4,0 мкм. Длины волн возбуждения были выбраны таким образом, чтобы обеспечить совпадение коэффициентов поглощения в низкочастотном и высокочастотном крыльях полосы поглощения. В низкочастотной области неоднородно уширенной полосы поглощения был обнаружен эффект немонотонного просветления воды при увеличении интенсивности резонансного лазерного излучения. Зарегистрировано увеличение интенсивности сигнала комбинационного рассеяния в области OH-валентных колебаний при возбуждении ассоциатов молекул воды импульсным резонансным ИК лазерным излучением. Экспериментально показано, что данные явления могут быть интерпретированы только с учетом неравновесного распределения возбуждения между ассоциатами молекул воды и "свободными" молекулами.
Создан экспрессный высокочувствительный (0,0001 об% углеводородов и 0,001 об% СО2) анализатор газообразных углеводородов и углекислого газа, основанный на резонансном поглощении лазерного излучения. Такой прибор может быть использован для поиска полезных ископаемых, для измерения полей концентрации газов на объектах нефтяной и газовой промышленности, для экологического контроля, контроля за парниковым эффектом земли, контроль за полнотой сгорания топлива, раннего обнаружения очагов возгорания, гибкого управления системами вентиляции, медицинского контроля динамики дыхания человека.
Также разработан лазерный газоанализатор для контроля содержания окиси азота в дымовых газах тепловых электростанций и оперативного контроля процессов сжигания топлива за счет использования линии 5,4 мкм в He-Ne лазере.

WEB-МАСТЕРУ