界面是关键分子过程发生之处,这些过程能够决定整个宏观系统的化学性质。传统光谱技术因缺乏表面特异性而受限,而和频发生光谱(SFG)作为一种二次非线性光学技术,专门用于原位研究界面的物理特性。
和频生成原理
该技术要求中红外探测光与可见光泵浦光在样品上实现时空重叠。随后在入射场频率之和的频率处产生和频信号。这将难以观测的中红外波段分子指纹转换至可见光波段,后者具备成本低廉、检测快速、操作便捷且高效的优势。SFG光束特性可揭示气固、气液及液固界面处分子的组成、取向分布及结构信息。
可见光泵浦源需具备窄带谱特性以实现足够的谱分辨率,从而区分不同物种的振动指纹。然而,尽管扫描窄带中红外脉冲曾是最常见的现代配置,当前设备普遍采用宽带中红外OPA系统作为探针,以覆盖1000至4000cm⁻¹的广阔分子振动范围。
由SatsumaX或Tangor泵浦的Fastlite twinStarzz中红外OPA系统是此应用的理想工具,其结合高效率与高重复频率特性,可实现更高信噪比和更短采集时间。twinStarzz的独特设计以前所未有的简便性、可靠性和效率生成高能量宽带中红外脉冲。窄带可见光泵浦则通过创新的镱泵浦二谐波生成(SHG)技术实现。