Спектроскопический модуль

Спектроскопический модуль SFG спектрометра разработан таким образом, чтобы все компоненты, которые необходимо настраивать, были свободно доступны. Большинство из них расположено вблизи области исследуемого образца. Другие же компоненты, которые нет необходимости часто перенастраивать, спрятаны и расположены в более дальних частях спектрометра. Некоторые узлы, например, система вращения ИК поляризатора, которые тяжело настраивать вручную, являются автоматизированными. Так как оптическая схема данного модуля расположена в вертикальной плоскости, свет может достигать каждого компонента.

Размер спектроскопического модуля регулируется под определенную геометрию каждого эксперимента и другие опции, которые требуют дополнительного места. Наиболее распространенной является геометрия, в которой неколлинеарные лучи VIS и IR каналов совместно распространяются и попадают на образец с верхней стороны. SFG луч регистрируется после отражения от поверхности образца. Угол падения лучей в VIS и IR каналах составляет порядка 55 – 60˚, что гарантирует лучшую эффективность SFG сигнала. Такая геометрия оптимальна для большинства образцов, особенно жидкостей и монослоев, нанесенных на непрозрачную подложку.

Принципиальная оптическая схема спектроскопического модуля: геометрия освещения образца
сверху (слева), геометрия с перестраиваемым углом падения (справа)

Полезные компоненты делают спектрометр более удобным: моторизированная система регулировки пучка и управления поляризатором (слева) и камера с объективом для наблюдения за образцом (справа)

Однако в некоторых экспериментах исследуемый на образце слой может быть прозрачным для видимого излучения и непрозрачным для ИК и наоборот. В таком случае, установка требует применения различных геометрий. Данную проблему можно решить, если подводить излучение на образец с разных сторон. Например, VIS луч сверху, а IR луч снизу. Мы предлагаем несколько стандартных геометрий: падение луча сверху, снизу, сверху и снизу, полное внутреннее отражение. Все они взаимозаменяемы и могут быть реализованы в одном устройстве.

Специальный дизайн SFG спектрометра предоставляет возможность изменять угол взаимодействия. Данная особенность совместно с комбинацией различных поляризационных состояний позволяет лучше понимать ориентацию диполей в молекуле. В нашем спектрометре мы используем параболическое зеркало большой апертуры. Образец помещается в фокальную плоскость данного зеркала. Такое решение делает оптическую схему очень простой в работе, так как гарантирует неизменное положение лучей на поверхности образца и идеальное перекрытие, когда угол падения изменяется.

Поверхность образца и перекрытие лучей можно отслеживать с помощью камеры, установленной над образцом. Такое решение есть в каждом SFG спектрометре. По специальному запросу система визуализации может быть объединена с моторизированной системой настройки лучей. Это позволяет настраивать SFG спектрометр, даже находясь вдали от него. Это значительно упрощает вопросы безопасности и открывает новые возможности для проведения долговременных экспериментов без необходимости изменения чего-либо в самом спектрометре.