一、 设备名称，规格型号
Ultrafast Systems，Helios Fire
二、 技术参数
探测光谱波段：2 - 10 μm；
探测器：单像素 HgCdTe 探测器，双通道；
单色仪：焦距 300 mm，f/6，4光栅转换塔，标配3个光栅；
光栅：3 μm 闪耀波长 150 线，4.65 μm 闪耀波长 75 线， 9 μm 闪耀波长 50 线；
中红外探测光发生器：1.2 - 2.6 μm，2.6 - 10 μm；
ns 延时分辨率：100 ps, 时间窗：900 μs @ 500 Hz 泵浦；
时间窗口：8 ns，直线电机驱动的延时线，无螺杆等机械传动；低色散介质膜镜片，激光经过延时线功率损失<10%；
时间延迟分辨率：14 fs（+/-7 fs）；
三、 工作原理
用一束泵浦光将被测分子激发到激发态上, 另一束探测光探测处于激发态的待测样品分子在某一延迟时间 ∆t 上的光谱性质。记录所有不同 ∆t 下的吸收光谱, 则可以获得完整的待测样品分子随时间变化的激发态吸收光谱, 经过进一步处理与分析得到其激发态的动力学信息。
图2 瞬态吸收光谱原理
四、 应用领域
1.钙钛矿太阳能电池：
利用fs时间分辨率的瞬态吸收光谱观察CH3NH3PbI3薄膜中热载流子的迁移，揭示了热载流子运输方式，包括初始热载流子的准运输，用于受保护长寿命热载流子的非平衡运输，以及用于冷却载流子的扩散输。
2、光催化：
利用瞬态吸收光谱解释光催化中动力学过程。例如光敏蛋白在受光激发后，Bpa组成的新发色团可以几乎全部转化为三重态；在有和生物相关牺牲还原剂的存在下，三重态中间体快速氧化牺牲还原剂从而生成自由基态。该自由基被蛋白质骨架保护，因此在没有氧气存在的条件下可以稳定存在10分钟以上。
五、 可开展实验项目
1、fs瞬态吸收光谱测试
六、 可培训技能
1、掌握光路搭建的基本技术技能，学习光路准直的基本方法，学会使用多轴位移台；
2、了解固体物理，量子力学，激发态动力学相关知识并灵活应用。
七、 操作规程
1、激光器开启后，建议1小时后再测试TA。
2、打开Ultrafast system总电源（绿色开关），开启电脑（拨动栅网后黑色开关，会有蓝色指示灯亮起）。
3、打开桌面Apollo-T，光参量放大器将自动初始化，若报错，则restart all。
4、看泵浦光外面光路是否能进入延迟线，若不能则调节外面镜子，近调近，远调远。
5、运行Helios软件，运行probe自动校准程序（Align delay line -> Align pump delay line to），先两端对齐后自动校正。让光斑位于屏幕中心大小适中。一天测试只用在最初的时候调节就行后面不再需要调。
6、点击probe spectrum，打开斩波器all on，看是否需要加滤光片防止泵浦光散射。通过调节对应的透镜（ND3-5，I3-5,）、光阑、衰减片进行Pump光校正，优化白光。白光呈均匀、柔和、不闪以及尽可能少的锯齿波。白光阈值1.5，保证放上样品后在每个波段白光还有信号。如果泵浦光散射过强影响白光信号则需要加对应波段滤光片。
7、使用ZnTPP标准样品找到ΔA和Time Zero。运行子程序ΔA spectrum，目测pump和probe重合，随后通过M3细调使标准样品ΔA信号最大（延迟线调到100-200ps左右）。找到ΔA信号刚出现的时间（Time Zero）。随后使用自己的样品替换ZnTPP标准样品，调节M3镜子使信号最大。如果信号弱，调节ND1增加泵浦光强度。若信号不好或者找不到0点可以先扫一遍信号找零点或者判断是否是假信号。
8、测试时，首先找到样品的Time Zero，设置延迟参数：a）扫描次数：一般设置3次，信噪比差可以增加；b）平均每秒采点数：1，信噪比差可以增加采点数，但相应测试时间也会增加，对于样品稳定性不好的材料不友好；c）Variable，ps：0.02 ps （仪器最小分辨为0.014 ps）；d）Preset step：这里可以设置不同时间阶段的采点数量，比如10 ps到100 ps，设置步长为0.5 ps，则在这一时间段，系统将取180个点。此设置适用于在短时间内衰减很快的样品（比如100 ps）；e）Progressive：具有指数和线性两种模式，一般选用指数，即在快时间过程取点密集，随着时间增加采点数量指数减少，属于常用的取点方式；f）Number of point：采点总数，在平常观察样品的动力学过程时，可设置为200作用，对于发文章采点数一般要大于500；g）Step order：包含常规、双向和随机三种模式，一般选取常规；9）设置参数开始扫描后，系统会要求样品命名。样品命名只能是英文，格式：样品名称（最好包含固液态信息）-激发波长-Pump流量。Pump流量等于潜望镜前测试的光的功率/除以光斑面积。光斑面积可以采用刀片法测试；10）扫描结束后使用surface xplorer软件处理数据。
八、 安全注意事项
1、飞秒激光器为四类激光装置，直接照射人眼会造成不可逆损伤，需按光学实验安全
操作规范进行实验，保证实验人和在场人员的安全；
2、扩束镜及反射镜镜面均不可接触皮肤以及其他物品，以免造成镜片污染。
