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Equipements: Laser fs amplifié Hurricane X 1 kHz Spectra-Physics OPA Spectra-Physics Caméra à balayage de fente Hamamatsu  C7700   Responsables: Serge LEFRANT Eric FAULQUES

 

Equipement:

 

• Depuis Janvier 2006, l’Institut des Matériaux de Nantes s’est doté d’un nouvel outil permettant d’étudier la photoluminescence résolue en temps de matériaux émergents. L’instrument permet d’obtenir la carte en 3 dimensions (énergie, temps, intensité) d’une photoluminescence ultra-rapide dans le visible et le proche infrarouge (270 – 910 nm) et dans une gamme temporelle allant de 2 ps à 1 ms.

 

• Le montage comprend 2 parties indépendantes:

  1. le système d’excitation pulsée pour générer la photoluminescence transitoire,
  2. Le système de détection de cette photoluminescence.
• Un système laser amplifié Hurricane de Spectra-Physics génère des impulsions de 82 fs avec une cadence de 1 kHz à 800 nm et 1W de puissance moyenne. Un Amplificateur Paramétrique Optique (OPA) et un boitier  SHG/THG doubleur-tripleur permettent de produire des excitations monochromatiques intenses entre 266 nm and 10 microns. Il est possible de travailler aussi en mode monocoup (1 Hz)

• En sortie de l’OPA ou du SHG, le faisceau est filtré pour donner une raie laser fine dont on peut varier l’intensité pour des mesures de fluence. La  photoluminescence (PL) transitoire est collectée par un dispositif optique confocal dédié à l’étude d’échantillons micro et nanométriques. Les résolutions spatiale et spectrale sont d’environ 0.3 nm et 60 nm.

• Les spectres de PL résolue en temps sont dispersés par un spectrographe image Oriel MS260i comprenant 3 réseaux (150 – 2400 l/mm, f = 1/4). La détection spatio-temporelle est assurée par une caméra à balayage de fente (CBF) haute dynamique Hamamatsu C7700 de résolution < 5 ps . Les images 3D obtenues sont lues par une caméra CCD ORCA II (1344x1024 pixels) refroidie à -60°C. La CBF permet  de balayer une série de fenêtres temporelles entre 500 ps and 1 ms. La CBF peut aussi acquérir des spectres de PL stationnaires grace au mode “focus”.

 

Exemples :
Fig.1Agrandir l'mage	Figure 1 – Image 3D capturée avec le montage de Nantes et qui représente la photoluminescence ultra-courte d’un film mince de PPV dans la fenêtre temporelle de 1000 ps. La taille de l’image est de 1024x1024 pixels. L’intensité de fluorescence est donnée sur une échelle de couleurs allant du bleu (minimum) au rouge (maximum). La caméra CCD lit une région spectrale de 303.9795 nm avec un réseau à 150 l/mm. Excitation : 400 nm.
Fig.2Agrandir l'mage	Figure 2 – Fluorescence résolue en temps de la hackmanite obtenue pour deux gammes temporelles 20 ns et 2 ms = 2000 ns sur le montage de Nantes. Le spectre stationnaire acquis en mode focus est donné pour comparaison.  Le temps zero correspond au début du balayage. Les inserts montrent les images CBF. Echantillon fourni par Y. Moëlo (IMN-LPC). Excitation : 400 nm.

Détails du montage  :
Fig.3Agrandir l'mage	Fig.4Agrandir l'mage
	La caméra à balayage de fente Hamamatsu C7700 et la caméra de lecture Orca II.