Kurzbeschreibung
Das Ultrakurzzeit-Mikroskop kombiniert ein konventionelles Lichtmitroskop mit einen Femtosekunden-Lasersystem als Lichtquelle. In einem Durchlichtverfahren können damit orts- und zeitaufgelöste (bzw. transiente) Absorptionsmessungen durchgeführt werden. Die Ortsauflösung beträgt etwa 1-2 µm und die Zeitauflösung etwa 50-100 fs (Femtosekunden). Die zeitliche Auflösung wird dabei durch das sog. Anregungs-Abfrage-Konzept (pump-probe) realisiert und die Bildaufnahme erfolgt im Rastermodus. Zusätzlich können der Anregungspuls und der Abfragepuls örtlich getrennt werden (spatially separated pump-probe). Die Wellenlänge der Anregungs- du Abfragepulse kann durch die Verwendung von optisch-parametrischen Verstärkern (OPA) kontinuierlich in einem Bereich zwischen 500 und 950 nm, bzw. nach Frequenzverdopplung zwischen 250 und 450 nm, variiert werden.
Das primäre Anwendungsgebiet des Ultrakurzzeit-Mikroskops ist die Untersuchung der Wechselwirkung von Licht mit Materie, wobei nano- und mikrostrukturierte Materialien bzw. Quantenmaterialien im Vordergrund stehen. Insbesondere die hohe Zeitauflösung ermöglicht die Echtzeit-Untersuchung von primären, ultraschnellen Prozessen, die nach Fotoanregung ablaufen. Dazu zählen dynamische Prozesse der Kern- und Elektronenstruktur der Materialien, sowie der Transport von Energie und Ladungsträgern. Dies ermöglicht die Untersuchung von diversen Fragestellungen in den Wissenschaftsgebieten der Physik, Chemie und Materialwissenschaften.
Ansprechperson
Prof. Markus Koch
Research Services
Transiente Absorptionsmessungen mit Femtosekunden Zeitauflösung und Mikrometer Ortsauflösung an Mikro- und Nanostrukturierten Proben.
Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur
Das Institut für Experimentalphysik, an dem sich das Ultrakurzzeit-Mikroskop befindet, hat eine lange Tradition in der spektroskopischen Untersuchung von Materie, von isolierten Atomen und Molekülen über Cluster und Nanotröpfchen bis hin zu Festkörpern. Dabei kommen Techniken sowohl in der Frequenzdomäne (Dauerstrichlaser und Frequenzkämme) als auch in der Zeitdomäne (Femto- und Attosekunden-Laserpulse) zur Anwendung, die mit vielfältigen Detektionsmethoden (Photonen, Elektronen, Ionen) kombiniert werden. Diese Expertise bildet eine breite Basis für den Betrieb und die Weiterentwicklung des Ultrakurzzeit-Mikroskops.