1 商品介绍(原理,目的,应用场景)
(1) 原理
和频振动光谱测试(SFG)基于二阶非线性光学效应,通过将两束不同频率的激光(如可见光与红外光)聚焦于样品表面,激发表面分子的振动模式。当红外光的频率与表面分子的振动能级匹配时,产生和频信号(即两束光频率之和),其强度与分子振动的对称性、取向及界面结构相关。通过分析光谱信号,可获取表面分子的化学键、构型及动力学信息。
(2)目的
SFG测试的核心目的是表征材料表面或界面的分子结构与动态行为,具体包括:
A.揭示表面分子的振动模式、化学键类型及取向;
B.分析界面吸附、反应动力学或构象变化;
C.区分表面与体相的分子特性差异;
D.提供无标记、非破坏性的原位检测手段。
(3)应用场景
SFG技术广泛应用于以下领域:
A.材料科学:研究催化剂表面活性位点、薄膜生长机制或纳米材料界面特性;
B.能源研究:分析燃料电池电极表面吸附、太阳能电池界面电荷转移;
C.生物医学:探测细胞膜脂质排列、蛋白质吸附或药物-界面相互作用;
D.环境科学:监测污染物在固液界面的吸附行为或膜分离材料的选择性;
E.化学工程:优化涂层、腐蚀抑制层的分子结构与性能。
2 结果案例

3 仪器参数
可测波数范围:1200-4000cm-1
4 测试步骤
(1)实验准备
样品制备:
根据研究需求准备样品(如固体表面、液体界面、生物膜等),确保表面清洁且符合测试条件(如平整度、湿度等)。
对于液态或气液界面样品,需使用特殊的样品池或原位反应装置。
仪器校准:
调试激光系统(如EKSPLA等仪器),确保两束激光(可见光与红外光)的频率、相位和空间重叠性。
校准红外光的频率范围,覆盖目标分子的振动模式。
(2)数据采集
光路调整:
将两束激光以特定角度(如50-70°)入射到样品表面,确保信号强度最大化。
优化偏振状态(如ssp或ppp配置),以选择性探测分子取向信息。
光谱扫描:
固定可见光频率,扫描红外光频率,记录和频信号强度随频率的变化,生成SFG光谱。
典型扫描范围:中红外区(如1000-4000 cm⁻¹),分辨率约1-4 cm⁻¹。
背景测量:
在无样品或惰性参考表面(如金、二氧化硅)上采集背景信号,用于扣除非特异性散射或噪声。
5 常见问题
(1)基线不平、随机毛刺、弱峰被噪声覆盖。
原因:样品表面粗糙、激光功率不足、检测器灵敏度低、积分时间过短。
解决:
提高激光功率或优化光路对准;
延长积分时间或多次测量平均;
对样品表面进行抛光或清洁处理;
使用液氮冷却检测器以提高灵敏度。
(2)特征峰缺失或整体光谱强度极低。
原因:样品表面非线性响应弱(如分子对称性高)、光路未对准、激光功率衰减。
解决:
检查光路是否对准,确保可见光与红外光在样品表面重合;
更换激光源或调整功率;
选择适当的入射角或偏振配置以增强信号。
(3)出现不明特征峰(如CO₂或H₂O的干扰峰)。
原因:样品暴露于空气中吸附杂质或测试过程中发生氧化反应。
解决:
在惰性气氛(如Ar或N₂)下制备和测试样品;
对样品表面进行原位清洁(如紫外臭氧处理)。
(4)特征峰位置偏离文献值
原因:激光波长漂移或参考光谱未及时更新。
解决:
定期使用标准样品(如聚苯乙烯膜)校准频率;
记录实验前后的参考光谱,用于后续校正。
6 送样要求
固体样品:测固体表面,或固-固界面,尺寸大于5mm×5mm,表面平整(判断标准:激光笔从侧面打上去,有反射光斑。
液体样品:测液-液或液-汽界面,需液体至少5mL,>10mL为佳。
测固-液界面,固体片尺寸直径为5mm最佳,或者5mm×5mm,液体最少2mL。
7 送样须知
送样前需联系技术人员(提供样品信息、检测需求、预期目标)确认测试是否可行。