ФЕ́МТО- И ПИ́КОСЕКУ́НДНАЯ СПЕКТРОСКОПИ́Я

ФЕ́МТО- И ПИ́КОСЕКУ́НДНАЯ СПЕК­ТРО­СКОПИ́Я, со­во­куп­ность экс­пе­рим. ме­то­дов ис­сле­до­ва­ния ве­ще­ст­ва с по­мо­щью сверх­ко­рот­ких све­то­вых им­пуль­сов (СКИ) дли­тель­но­стью 10^–15–10^–9 с. Ин­тер­вал 10^–15–10^–12 с на­зы­ва­ют фем­то­се­кунд­ным, 10^–12–10^–9 – пи­ко­се­кунд­ным. Воз­ник­но­ве­ние Ф.- и п. с. ста­ло воз­мож­ным по­сле соз­да­ния ла­зе­ров, ге­не­ри­рую­щих пи­ко­се­кунд­ные (1966) и фем­то­се­кунд­ные (1974) СКИ, что по­зво­ли­ло ис­сле­до­вать ди­на­ми­ку ульт­ра­бы­ст­рых про­цес­сов, счи­тав­ших­ся ра­нее экс­пе­ри­мен­таль­но не­на­блю­дае­мы­ми. За ис­сле­до­ва­ния хи­мич. ре­ак­ций с по­мо­щью фем­то­се­кунд­ной спек­тро­ско­пии А. Зи­вей­лу при­су­ж­де­на Но­бе­лев­ская пр. (1999).

Осн. ин­ст­ру­мент ис­сле­до­ва­ния в Ф.- и п. с. – т. н. ме­тод воз­бу­ж­де­ния и зон­ди­ро­ва­ния. В этом ме­то­де на ве­ще­ст­во воз­дей­ст­ву­ют воз­бу­ж­даю­щим СКИ, со­здаю­щим не­рав­но­вес­ное со­стоя­ние с из­ме­не­ни­ем оп­тич. свойств об­раз­ца. Из­ме­не­ние свойств об­раз­ца в разл. мо­мен­ты вре­ме­ни ис­сле­ду­ют с по­мо­щью го­раз­до бо­лее сла­бо­го (не воз­му­щаю­ще­го об­ра­зец) зон­ди­рую­ще­го СКИ. Зон­ди­рую­щий СКИ фор­ми­ру­ет­ся из час­ти воз­бу­ж­даю­ще­го и жё­ст­ко (с точ­но­стью до до­лей фем­то­се­кун­ды) свя­зан по вре­ме­ни с воз­бу­ж­даю­щим СКИ че­рез ре­гу­ли­руе­мую оп­тич. за­держ­ку. Ме­няя за­держ­ку зон­ди­ро­ва­ния, мож­но по­лу­чить ин­фор­ма­цию о хо­де ре­лак­са­ции воз­бу­ж­дён­но­го со­стоя­ния или о фо­то­пре­вра­ще­ни­ях в нём с вре­мен­ны́м раз­ре­ше­ни­ем, оп­ре­де­ляе­мым дли­тель­но­стью им­пуль­са. Ча­ще все­го ин­фор­ма­цию по­лу­ча­ют в ви­де спек­тров про­пус­ка­ния и/или от­ра­же­ния, сня­тых с фем­то-/пи­ко­се­кунд­ной экс­по­зи­ци­ей в разл. мо­мен­ты вре­ме­ни до и по­сле воз­бу­ж­де­ния об­раз­ца. Спек­траль­ный диа­па­зон зон­ди­ро­ва­ния мож­но ме­нять с по­мо­щью не­ли­ней­но­го пре­об­ра­зо­ва­ния час­то­ты (в т. ч. в им­пуль­сы ши­ро­ко­по­лос­но­го ко­ге­рент­но­го из­лу­че­ния – су­пер­кон­ти­нуу­ма). В лю­ми­нес­цент­ной спек­тро­ско­пии зон­ди­рую­щий СКИ сме­ши­ва­ет­ся с ис­пус­кае­мой флуо­рес­цен­ци­ей в не­ли­ней­ном кри­стал­ле, да­вая ре­ги­ст­ри­руе­мый сиг­нал на сум­мар­ной час­то­те. Зон­ди­ро­ва­ние элек­трон­ны­ми или рент­ге­нов­ски­ми СКИ по­зво­ля­ет до­стичь так­же вы­со­ко­го про­стран­ст­вен­но­го раз­ре­ше­ния (т. н. 4D-мик­ро­ско­пия).