和频振动光谱测量系统（2）-系统设计和特色

由Ekspla工程师开发的SFG光谱仪是一种非线性光谱仪器，适合持续常规运行。Ekspla研制的SFG光谱仪被化学家、生物学家、材料科学家和物理学家使用。该光谱仪具有许多功能，有助于设置测量方案及成功进行振动光谱研究。对于化学和生物化学实验室来说，这使得Ekspla SFG光谱仪成为可靠而强大的工作主力，具有宽广的光谱测量区域，可从1,000到4,300 cm-1区域自动调谐，高光谱分辨率（2或6 cm-1），易于控制及调整光学偏振状态。

Ekspla SFG系统基于一个脉宽为29 ps的锁模Nd:YAG激光器，1,064 nm处的脉冲能量为30-40 mJ，重复频率为50 Hz。SFG光谱仪的可见光通路由部分激光输出光束组成，通常是倍频（532 nm），能量高达0.5 mJ。激光的主要部分进入一个具有差频发生扩展模块（DFG）的光学参量发生器（OPG）。光谱仪的红外通道由DFG输出光束泵浦，其能量在约40-200 μJ范围内。红外光可以在2.3到10（可选高达16）μm的非常宽广的光谱范围内调谐。带宽为2或6 cm-1（取决于所选的OPG型号），是决定SFG光谱仪分辨率的主要因素之一。第二束（可见光）也是窄线宽的，小于2 cm-1。光谱仪的检测系统具有时间门，可以减少噪声和环境光的干扰，使光谱仪即使在明亮照明的房间中也可以使用。光谱仪没有任何可听到的声学噪声，因为激光器由二极管泵浦。IR光束的聚焦点大小是可调的，以避免样品受损。光谱扫描、偏振控制和可见光（VIS）光束衰减都是由计算机控制的。光谱仪具有用于IR和可选的VIS的电动偏振开关，以及用于生成的SFG光束的可选电动偏振开关。特殊探测器连续监测可见光和中红外激光脉冲的能量，因此在每个测量点检查IR能量变得很容易。这使得更容易获得归一化的SFG振动光谱。

和频振动光谱测量系统的经典（Classic）配置搭建示意图

系统组成部分 ▶ 皮秒级锁模Nd:YAG激光器 ▶ 多通道光束传输单元 ▶ 皮秒级光学参量发生器 ▶ 光谱测量模块 ▶ 单色仪 ▶ 基于光电倍增管（PMT）信号探测器 ▶ 数据采集系统 ▶ 专门的LabView®软件包用于系统控制

光谱测量模块，样品仓

可以定制一个大尺寸的样品室，使得可以使用各种扩展和额外的装置来同时控制样品条件，包括用于空气/水以及脂质/空气界面研究的Langmuir-Blodgett槽，温度和湿度控制的样品室以及其它装置。

SFG光谱仪垂直排列的样品室的标准布局

SFG光谱测量系统的安全性：

所有高能脉冲激光光束均被封闭在一个密闭环境中。此外，样品区域也有一个特殊的盖子。在测量过程中，可以关闭样品室，以防辐射向外泄漏。自动变换偏振和能量衰减使得能够在不打开光谱仪的情况下进行测量。仅在调整激光束照射研究表面的光路时，需要采取特殊的激光安全预防措施。

光谱测量实例：

单亚油酸甘油单酯表面的SFG光谱，每步1厘米-1的扫描步长，每步200次采集

水-空气界面光谱，每步200个数据采集点。密歇根大学友情提供

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