Streak 광학계를 이용한 rhodamine B 염료용액의 형광측정

Abstract

본 실험에서는 순수한 에틸알콜에 용해된 rhodamine B 의 형광에 관하여 연구하였는데, 사용한 시료용액의 농도는 $1.7 \times 10^{-4} mol/liter$로서 이는 rhodamine B 탐료레이저용 농도인 $10^{-4} \sim 10^{-5}(mol/liter)$의 범위에 속하는 것이다. Rhodamine B 분자를 광학적으로 여기시키기 위하여 질소방전섬광이 사용되었으며, 2개의 방전전극은 A1 봉으로 만들어 졌으며 각각 반경 0.5 cm, 길이 3.5 cm 이고 이들은 4cm간격으로 떨어져 있다. 방전 plasma의 기하학적인 모양을 pin-hole camera로 조사하였으며 방전을 고르게 중앙에 집중시키기 위하여 Pyrex 유리나 quartz tube 로 만들어진 plasma guide tube 를 양극사이에 연결시켜놓았다. 또한 질소방전은 양극의 중앙에 위치한 trigger electrode 와 자발적 방전에 의한 두가지 방법으로 얻었으며, 이 섬광들은 streak camera 에 의해 분석되었다. 그 결과 질소기체의 압력 40 torr 방전전압 $3150 \pm 150 V$. 에서의 방전섬광의 감쇄상수는 $23 \mu \sec$ 였다. 본 실험을 위하여 설계제작한 streak camrera 는 회전경과 섬광을 기록하는 film으로 구성되어 있으며, 회전경은 최고 36,000 rpm 을 가진다. 이 streak camera 는 BeckmanWhitley streak camera model 192 를 간단화 한 것이며 이로 최소 $1 \mu \sec$ 정도의 강한 섬광의 연구에 매우 간단하며 유용한 장치이다. 형광의 발생과정을 이해하기 위하여 Kuhn 의 model 에 의한 전형적인 염료분자의 에너지 준위에 관한 이론을 알아 보았다. 또 시료용액의 형광의 자연감쇄상수를 먼저 흡수 spectrun 으로 부터 계산한 결과 5 nsec 를 얻었으며, 실험적으로 감쇄상수를 결정하기 위하여 특수한 방법을 사용하였다. 즉, 형광과 pumping flux 를 함께 film 에 기록한 것과 시료용액을 거치지 않은 pumping flux 만을 film에 기록한 결과를 비교분석하여 감쇄상수의 크기의 정도를 얻을수가 있었는데, 이것은 흡수 spectrum 으로 부터 계산된 값과 일치함을 알 수 있다.