【摘要】 瞬态吸收（TA）光谱，也称为闪光光解，是一种泵浦-探针光谱技术，用于测量光引发激发态吸收能以及分子，材料和器件的相关寿命。

瞬态吸收（TA）光谱，也称为闪光光解，是一种泵浦-探针光谱技术，用于测量光引发激发态吸收能以及分子，材料和器件的相关寿命。泵浦-探测技术可以描述为通过样品被光源（泵浦脉冲）光激发，从而测量第二光源（探测脉冲）的吸收随波长和时间的变化。该技术着重于测量激发态的单重态和三重态，电子和能量转移机制以及光产物反应等。它对光化学科学具有广泛的意义，从了解植物中光合系统II（PS-II）的光捕获机制到人类视网膜的信号传递，再到优化太阳能电池和光驱动的光催化。该技术由George Porter和Ronald GW Norrish于1950年首次发表，他们发现二战中用于航空摄影的高强度闪光灯管可用于引发光活化反应。这些研究为他们赢得了1967年诺贝尔化学奖，尤其是“由于他们通过非常短的能量脉冲干扰平衡而对极快的化学反应进行的研究”。在此之前，使用停流技术将反应动力学限制在数百毫秒的时间范围内，但是瞬态吸收可以在微秒范围内进行测量。他们的开拓性工作开辟了一个新领域，因为它可以研究快速的光化学反应。自从发现瞬态吸收以来，其时间分辨率一直在不断提高，由于诺贝尔奖获得者Ahmed Zewail的推动，瞬态吸收在1990年代达到了飞秒级。

 

纳秒级TA（ns TA）通常以其原名闪光光解法来称呼，尽管它并不总是涉及光解离。目前有两种时间尺度对应了不用的仪器需求和挑战，纳秒级TA（ns TA）和超快速飞秒级TA（fs TA）。两者也被称为泵浦探针光谱法，并且两者中报道的数据均显示了光引发瞬态动力学和光谱随时间变化。Fs TA通常用于探测单线激发态和快速过程，例如光异构化，溶剂驰豫和电荷注入。相比之下，ns TA用于研究从生物分子反应到太阳能电池效率的所有方面的三重态，能量转移，电子转移自由基，电子回转和三重态-三重态湮灭。爱丁堡仪器公司专门从事ns TA测量，其可测量寿命约为5 ns至几秒钟。激发态是由光的激发脉冲（泵浦脉冲）产生的，瞬态物质的光谱和寿命通过测量在所需波长下光的基线（探针脉冲）的变化获得。该方法通常使用高能Nd:YAG激光器作为泵浦光源，并使用白光卤素灯泡和单色仪或单个波长LED作为探测光源。通常使用示波器记录的光电倍增管（PMT）响应来监测寿命，并且可以从各个波长下的PMT响应中生成瞬态吸收光谱，或者通过使用增强型CCD（ICCD）相机更快地获取时间门控瞬态光谱。图2给出了测量示例。

 

在样品之后，探测光束通过单色仪，从而可以在特定波长下测量样品的基态和激发吸光度变化。
在没有光激发的情况下，大多数物种都处于基态（G）。在t <0时，在泵浦激光器激发样品并使探测光束入射到样品之前，检测器观察到基态（G）吸收的强度，从而产生了光谱OD0。泵浦脉冲在t=0到达样品并在激发态A下产生高的非平衡物种。在t>0时，探头从A→B以及G→A处检测到吸收。由于激发态吸收而产生的新成分出现在ODt的光谱中，并且基态吸收减少。G→A的降低是由于泵浦脉冲耗尽了基态而导致的。这被称为基态漂白。瞬态吸收光谱ΔODt测量了ODt和OD0之间的差异，代表了由泵浦激光脉冲影响的吸收变化。随着样品恢复到G状态，其ΔOD谱随时间变化，最终达到零。爱丁堡仪器LP980瞬态吸收光谱仪是世界上唯一的集成式nsTA系统，可同时使用安装在双单色仪/光谱仪平台上的PMT和ICCD检测器，在纳秒至数秒的时间内对光谱和动态瞬态吸收进行直接测量。此外，它是唯一结合了脉冲高能氙气闪光灯的仪器，可在更快的纳秒时间内进行低ΔOD测量。