Спектроскопия генерации суммарной частоты
-
Спектроскопия генерации суммарной частоты (SFG)
- Метод нелинейной лазерной спектроскопии для анализа поверхностей и границ раздела фаз
- Использует два лазерных луча, смешивающихся на границе раздела и генерирующих выходной луч с частотой, равной сумме входных частот
- Разработан Юэн-Роном Шеном и Филиппом Гайо-Сьоннестом
-
Теория SFG
- Использует два лазерных луча: инфракрасный зонд и видимую накачку
- Выходной луч генерируется с частотой, равной сумме входных лучей
- Лазерные лучи должны достигать поверхности с высокой интенсивностью и отражаться от поверхности для обнаружения
-
Типы спектрометров SFG
- Сканирующие системы: видимый луч накачки на фиксированной частоте, инфракрасный луч перестраиваемый
- Широкополосные системы: видимый луч накачки на фиксированной частоте, инфракрасный луч с широким спектром
-
Нелинейная восприимчивость
- Зависит от восприимчивости второго порядка, которая является тензором третьего ранга
- Центросимметричные среды имеют нулевую восприимчивость второго порядка
-
Интенсивность SFG
- Выходной луч регистрируется детектором и определяется интенсивностью
- Интенсивность зависит от частоты, угла отражения и показателя преломления
-
Восприимчивость второго порядка
- Включает нерезонансный и резонансный вклады
- Резонансный вклад обусловлен колебательными модами
-
Ориентировочная информация
- Восприимчивость второго порядка описывает ориентацию молекул на поверхности
- Элементы тензора предоставляют информацию об ориентации
-
Экспериментальная установка
- Используются пикосекундные и фемтосекундные лазеры
- Современные установки используют системы оптической параметрической генерации и усиления
- Детекторные установки включают монохроматор и фотоумножитель
-
Расширение диапазона зондирующего импульса
- Современные экспериментальные установки используют системы оптической параметрической генерации (OPG), оптических параметрических колебаний (OPO) и оптического параметрического усиления (OPA) для расширения диапазона зондирующего импульса.
-
Повышение уровня сигнала
- Уровень сигнала может быть повышен с помощью специальных геометрических параметров, таких как система полного внутреннего отражения.
- Система полного внутреннего отражения использует призму для изменения углов, чтобы они были близки к критическим углам.
- Это позволяет генерировать сигнал SFG под критическим углом, усиливая сигнал.
-
Детекторные установки
- Обычные детекторные установки используют монохроматор и фотоумножитель для фильтрации и обнаружения.