Sum frequency generation spectroscopy
சம் ஃப்ரீக்வென்சி ஜெனரேஷன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (எஸ். எஃப். ஜி) என்பது மேற்பரப்புகள் மற்றும் இடைமுகங்களை பகுப்பாய்வு செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு நேரியல் அல்லாத லேசர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி நுட்பமாகும். இது லோரெண்ட்ஸ் ஊசலாட்டங்களின் தொடரின் கூட்டுத்தொகையாக வெளிப்படுத்தப்படலாம். ஒரு வழக்கமான எஸ். எஃப். ஜி அமைப்பில், இரண்டு லேசர் கதிர்கள் ஒரு இடைமுகத்தில் கலந்து, இரண்டு உள்ளீட்டு அதிர்வெண்களின் கூட்டுத்தொகைக்கு சமமான அதிர்வெண்ணுடன் ஒரு வெளியீட்டு கற்றை உருவாக்குகின்றன, இது சம்பவக் கதிர்களின் அலைவெளிகளின் கூட்டுத்தொகையால் வழங்கப்பட்டதாகக் கூறப்படும் திசையில் பயணிக்கிறது. இந்த நுட்பம் 1987 ஆம் ஆண்டில் யுவான்-ரான் ஷென் மற்றும் அவரது மாணவர்களால் இரண்டாவது ஹார்மோனிக் தலைமுறை ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியின் விரிவாக்கமாக உருவாக்கப்பட்டது மற்றும் வாயு-திட, வாயு-திரவ மற்றும் திரவ-திட இடைமுகங்களில் மூலக்கூறுகளின் கலவை, நோக்குநிலை விநியோகங்கள் மற்றும் கட்டமைப்பு தகவல்களைக் கண்டறிய விரைவாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. அதன் கண்டுபிடிப்புக்குப் பிறகு, பிலிப் கயாட்-சியோனெஸ்ட் மேற்பரப்புகளில் மின்னணு மற்றும் அதிர்வு இயக்கவியலின் முதல் அளவீடுகளைப் பெறுவதற்கான நுட்பத்தை விரிவுபடுத்தினார். மோனோலேயர் மேற்பரப்பு உணர்திறன் திறன், சூழ்நிலையில் நிகழ்த்தக்கூடிய திறன் (எடுத்துக்காட்டாக நீர் மேற்பரப்புகள் மற்றும் வாயுக்களில்) மற்றும் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் நேரத் தெளிவுத்திறனை வழங்கும் திறன் ஆகியவற்றில் எஸ். எஃப். ஜி. க்கு நன்மைகள் உள்ளன. எஸ். எஃப். ஜி அகச்சிவப்பு மற்றும் ராமன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக்கு நிரப்பு தகவல்களை வழங்குகிறது. கோட்பாடு ஐஆர்-காணக்கூடிய கூட்டுத்தொகை அதிர்வெண் உற்பத்தி ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி இரண்டு லேசர் கற்றைகளைப் பயன்படுத்துகிறது (ஒரு அகச்சிவப்பு ஆய்வு மற்றும் ஒரு புலப்படும் பம்ப்) இது ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பில் அல்லது இரண்டு ஊடகங்களுக்கு இடையிலான இடைமுகத்தில் இட ரீதியாகவும் தற்காலிகமாகவும் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைகிறது. இரண்டு உள்ளீட்டு கதிர்களின் கூட்டுத்தொகையின் அதிர்வெண்ணில் ஒரு வெளியீட்டு கற்றை உருவாக்கப்படுகிறது. இரண்டு உள்ளீட்டு கதிர்களும் போதுமான அதிக தீவிரத்துடன் மேற்பரப்பை அணுக முடியும், மேலும் வெளியீட்டு கற்றை கண்டறியப்படுவதற்கு மேற்பரப்பை பிரதிபலிக்க (அல்லது கடத்த) முடியும். பரவலாகப் பார்த்தால், பெரும்பாலான கூட்டுத்தொகை அதிர்வெண் நிறமாலைகளை இரண்டு வகைகளில் ஒன்றாகக் கருதலாம், ஸ்கேனிங் அமைப்புகள் (குறுகிய அலைவரிசை புரோப் பீம்களைக் கொண்டவை) மற்றும் பிராட்பேண்ட் அமைப்புகள் (பரந்த அலைவரிசை புரோப் பீம்களைக் கொண்டவை). முந்தைய வகை ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரைப் பொறுத்தவரை, பம்ப் கற்றை என்பது ஒரு நிலையான அதிர்வெண்ணில் வைத்திருக்கும் புலப்படும் அலைநீள லேசர் ஆகும், மற்றொன்று (ப்ரோப் கற்றை) ஒரு ட்யூனபிள் அகச்சிவப்பு லேசர் ஆகும்-ஐஆர் லேசரை ட்யூன் செய்வதன் மூலம், அமைப்பு மூலக்கூறு அதிர்வுகளை ஸ்கேன் செய்து ஒரு அதிர்வு நிறமாலையைப் பெற முடியும். ஒரு பிராட்பேண்ட் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரில், புலப்படும் பம்ப் கற்றை மீண்டும் ஒரு நிலையான அதிர்வெண்ணில் வைக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் ப்ரோப் கற்றை நிறமாலை அகலமாக உள்ளது. இந்த லேசர் கதிர்கள் ஒரு மேற்பரப்பில் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைகின்றன, ஆனால் ஒரு ஸ்கேனிங் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரை விட ஒரே நேரத்தில் பரந்த அளவிலான மூலக்கூறு அதிர்வுகளை அணுகலாம், எனவே ஸ்பெக்ட்ராவை கணிசமாக வேகமாக பெற முடியும், இது இடைமுக உணர்திறனுடன் நேரத்தைத் தீர்க்கும் அளவீடுகளைச் செய்யும் திறனை அனுமதிக்கிறது. கொடுக்கப்பட்ட நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் செயல்முறைக்கு, வெளியீட்டை உருவாக்கும் துருவமுனைப்பு, பத்தாவது வரிசை நேரியல் அல்லாத எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடிய தன்மை எங்கே என்பதன் மூலம் வழங்கப்படுகிறது. சென்ட்ரோசிம்மெட்ரிக் மீடியாவில் அனைத்து சம வரிசை எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடிய தன்மைகளும் பூஜ்ஜியமாகின்றன என்பது கவனிக்கத்தக்கது. இதற்கு ஒரு சான்று பின்வருமாறு. சில தன்னிச்சையான திசையனுக்கு வரையறுக்கப்பட்ட தலைகீழ் ஆபரேட்டராக இருக்கட்டும். பின்னர் மேலே உள்ள துருவமுனைப்பு சமன்பாட்டின் இடது மற்றும் வலது புறத்தில் பயன்படுத்துவது இந்த சமன்பாட்டை அசல் துருவமுனைப்பு சமன்பாட்டுடன் சேர்த்து பின்னர் சென்ட்ரோசிமெட்ரிக் மீடியாவில் குறிக்கிறது. கே. இ. டி. [குறிப்பு 1: கணித தூண்டல் மூலம் இறுதி சமத்துவத்தை நிரூபிக்க முடியும், தூண்டல் படியில் இரண்டு நிகழ்வுகளைக் கருத்தில் கொள்வதன் மூலம்; ஒற்றைப்படை மற்றும் சமமானது எங்கே.] [குறிப்பு 2: இந்த ஆதாரம் சமமாக இருக்கும் வழக்கில் உள்ளது. அமைத்தல் ஒற்றைப்படை வழக்கைத் தருகிறது மற்றும் மீதமுள்ள ஆதாரம் ஒன்றே.] இரண்டாவது வரிசை நேரியல் அல்லாத செயல்முறையாக, எஸ். எஃப். ஜி 2 வது வரிசை எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடிய தன்மையைப் பொறுத்தது, இது மூன்றாவது தரவரிசை டென்சர் ஆகும். இது எஸ். எஃப். ஜி. க்கு எந்த மாதிரிகள் அணுகக்கூடியவை என்பதைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. மைய சமச்சீர் ஊடகம் மின்சார இருமுனை தோராயத்தின் அனுமானத்தின் கீழ் பெரும்பாலான வாயுக்கள், திரவங்கள் மற்றும் பெரும்பாலான திடப்பொருட்களை உள்ளடக்கியது, இது பலமுனைகள் மற்றும் காந்த தருணங்களால் உருவாக்கப்படும் சமிக்ஞையை புறக்கணிக்கிறது. இரண்டு வெவ்வேறு பொருட்கள் அல்லது இரண்டு மைய சமச்சீர் ஊடகங்களுக்கு இடையிலான இடைமுகத்தில், தலைகீழ் சமச்சீர் உடைக்கப்பட்டு ஒரு எஸ். எஃப். ஜி சமிக்ஞையை உருவாக்க முடியும். இதன் விளைவாக வரும் நிறமாலை மூலக்கூறுகளின் மெல்லிய அடுக்கைக் குறிக்கிறது என்பதை இது குறிக்கிறது. நிகர துருவ நோக்குநிலை இருக்கும்போது ஒரு சமிக்ஞை காணப்படுகிறது. SFG தீவிரம் வெளியீட்டு கற்றை ஒரு டிடெக்டரால் சேகரிக்கப்படுகிறது மற்றும் அதன் தீவிரம் காணக்கூடிய அதிர்வெண், IR அதிர்வெண் மற்றும் SFG அதிர்வெண் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது. விகிதாசாரத்தின் மாறிலி இலக்கியம் முழுவதும் மாறுபடும், அவற்றில் பல வெளியீட்டு அதிர்வெண்ணின் சதுரத்தின் பெருக்கல் மற்றும் பிரதிபலிப்பு கோணத்தின் சதுர செகண்ட் உட்பட. மற்ற காரணிகளில் மூன்று கற்றைகளுக்கான ஒளிவிலகல் குறியீடு அடங்கும். இரண்டாவது வரிசை எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடிய தன்மை இரண்டு பங்களிப்புகளைக் கொண்டுள்ளது, அங்கு எதிரொலிக்காத பங்களிப்பு மற்றும் எதிரொலிக்கும் பங்களிப்பு ஆகும். எதிரொலிக்காத பங்களிப்பு மின்னணு பதில்களிலிருந்து வந்ததாக கருதப்படுகிறது. இந்த பங்களிப்பு பெரும்பாலும் ஸ்பெக்ட்ரமின் மீது நிலையானதாகக் கருதப்பட்டாலும், இது ஒத்ததிர்வு பதிலுடன் ஒரே நேரத்தில் உருவாக்கப்படுவதால், இரண்டு பதில்களும் தீவிரத்திற்கு போட்டியிட வேண்டும். இந்த போட்டி ஒத்ததிர்வு குறைப்பு மூலம் ஒத்ததிர்வு அம்சங்களின் முன்னிலையில் ஒத்ததிர்வு இல்லாத பங்களிப்பை வடிவமைக்கிறது. ஒத்ததிர்வு இல்லாத குறுக்கீடுகளுக்கு எவ்வாறு போதுமான அளவு சரிசெய்வது என்பது தற்போது அறியப்படாததால், எந்தவொரு ஒத்ததிர்வு இல்லாத குறுக்கீட்டிலிருந்தும் ஒத்ததிர்வு பங்களிப்புகளை சோதனை ரீதியாக தனிமைப்படுத்துவது மிகவும் முக்கியம், இது பெரும்பாலும் ஒத்ததிர்வு இல்லாத அடக்குமுறையின் நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது. எதிரொலிக்கும் பங்களிப்பு அதிர்வு முறைகளிலிருந்து வருகிறது மற்றும் அதிர்வுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் காட்டுகிறது. இது லோரெண்ட்ஸ் ஊசலாட்டங்களின் தொடரின் கூட்டுத்தொகையாக வெளிப்படுத்தப்படலாம், அங்கு வலிமை அல்லது வீச்சு, அதிர்வு அதிர்வெண், டாம்பிங் அல்லது லைன்விட்த் குணகம் (எஃப். டபிள்யூ. எச். எம்), மற்றும் ஒவ்வொரு குறியீடும் இயல்பான (அதிர்வு அதிர்வு) பயன்முறையை குறிக்கிறது. வீச்சு என்பது தூண்டப்பட்ட இருமுனை தருணம் மற்றும் துருவமுனைப்பின் பெருக்கல் ஆகும். ஒன்றாக, மாற்றம் ஐஆர் மற்றும் ராமன் இருவரும் செயலில் இருக்க வேண்டும் என்பதை இது குறிக்கிறது. மேலே உள்ள சமன்பாடுகளை இணைத்து உருவாக்கலாம், இது அலை எண்களின் வரம்பிற்கு மேல் எஸ். எஃப். ஜி வெளியீட்டை மாதிரியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. SFG அமைப்பு மேற்பரப்பு மூலக்கூறின் அதிர்வு முறையில் ஸ்கேன் செய்யும் போது, வெளியீட்டு தீவிரம் எதிரொலிக்கும் வகையில் மேம்படுத்தப்படுகிறது. வெளியீட்டு தீவிரம் மற்றும் அலை எண்களின் வரைகலை பகுப்பாய்வில், இது லோரெண்ட்சியன் சிகரங்களால் குறிக்கப்படுகிறது. அமைப்பைப் பொறுத்து, ஒரே மாதிரியான விரிவாக்கம் மற்றும் சிகரங்களுக்கு இடையில் குறுக்கீடு ஏற்படலாம். லோரெண்ட்ஸ் சுயவிவரத்தை ஒரு காஸியன் தீவிரம் விநியோகத்துடன் சுருக்கி, தீவிரம் விநியோகத்தை நன்கு பொருத்த முடியும். நோக்குநிலை தகவல் இரண்டாவது வரிசை எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடிய தன்மையிலிருந்து, மேற்பரப்பில் உள்ள மூலக்கூறுகளின் நோக்குநிலை பற்றிய தகவல்களை உறுதிப்படுத்த முடியும். இடைமுகத்தில் உள்ள மூலக்கூறுகள் உள்ளீட்டு கற்றைக்கு எவ்வாறு பதிலளிக்கின்றன என்பதை விவரிக்கிறது. துருவ மூலக்கூறுகளின் நிகர நோக்குநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம் அதன் அடையாளத்தின் மாற்றத்தை விளைவிக்கிறது. ஒரு தரவரிசை 3 டென்சராக, தனிப்பட்ட கூறுகள் நோக்குநிலை பற்றிய தகவல்களை வழங்குகின்றன. அசிமுத்தல் சமச்சீர் கொண்ட ஒரு மேற்பரப்புக்கு, அதாவது. தடி சமச்சீர்மையைக் கருதினால், இருபத்தி ஏழு இழுவிசை கூறுகளில் ஏழு மட்டுமே பூஜ்ஜியமற்றவை (நான்கு நேரியல் ரீதியாக சுயாதீனமானவை), அவை மற்றும் டென்சர் கூறுகள் இரண்டு வெவ்வேறு துருவமுனைப்புகளைப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்க முடியும், ஒன்று நிகழ்வின் தளத்திற்கு செங்குத்தாக மின்சார புலம் திசையனுக்கு, எஸ் என்று பெயரிடப்பட்டுள்ளது, மேலும் ஒன்று நிகழ்வின் தளத்திற்கு இணையாக மின்சார புலம் திசையனுக்கு, பி என்று பெயரிடப்பட்டுள்ளது. நான்கு சேர்க்கைகள் போதுமானதுஃ பிபிபி, எஸ்எஸ்பி, எஸ்பிஎஸ், பிஎஸ்எஸ், குறைந்து வரும் அதிர்வெண்ணில் பட்டியலிடப்பட்ட எழுத்துக்களுடன், எனவே முதல் தொகை அதிர்வெண்ணுக்கு, இரண்டாவது புலப்படும் கற்றைக்கு, கடைசியாக அகச்சிவப்பு கற்றைக்கு. நான்கு சேர்க்கைகளும் இடைமுக-தளத்தின் குறியீட்டால் கொடுக்கப்பட்ட நான்கு வெவ்வேறு தீவிரங்களுக்கு வழிவகுக்கின்றன, மேலும் அவை நேரியல் மற்றும் நேரியல் அல்லாத ஃப்ரெஸ்னல் காரணிகளாகும். டென்சர் கூறுகளை எடுத்து சரியான மாற்றங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், மேற்பரப்பில் உள்ள மூலக்கூறுகளின் நோக்குநிலையைக் காணலாம். எஸ். எஃப். ஜி என்பது இரண்டாவது வரிசை நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் நிகழ்வு என்பதால், ஒரு சோதனை அமைப்பில் உள்ள முக்கிய தொழில்நுட்பக் கவலைகளில் ஒன்று, கண்டறியக்கூடிய சிகரங்கள் மற்றும் குறுகிய அலைவரிசைகளுடன் கண்டறியும் அளவுக்கு வலுவான சமிக்ஞையை உருவாக்க முடியும். பிகோசெகண்ட் மற்றும் ஃபெம்டோசெகண்ட் துடிப்பு அகல லேசர்கள் பெரும்பாலும் உயர் உச்ச புலம் தீவிரங்கள் காரணமாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பொதுவான ஆதாரங்களில் Ti: சபையர் லேசர்கள் அடங்கும், அவை ஃபெம்டோசெகண்ட் ஆட்சியில் எளிதில் செயல்பட முடியும், அல்லது நியோடைமியம் அடிப்படையிலான லேசர்கள், பிகோசெகண்ட் செயல்பாட்டிற்கு. குறுகிய துடிப்புகள் அதிக உச்ச தீவிரங்களை விளைவிக்கும் அதே வேளையில், லேசர் துடிப்பின் நிறமாலை அலைவரிசையும் அதிகரிக்கிறது, இது ஒரு சோதனை அமைப்பின் வெளியீட்டின் நிறமாலை தெளிவுத்திறனில் ஒரு வரம்பை வைக்க முடியும். பம்ப் துடிப்பின் அலைவரிசையைக் குறைப்பதன் மூலம் இதை ஈடுசெய்ய முடியும், இதன் விளைவாக விரும்பிய பண்புகளுக்கான பரிமாற்றம் ஏற்படுகிறது. நவீன சோதனை அமைப்புகளில், ஆய்வு துடிப்பின் இசைக்கக்கூடிய வரம்பு ஒளியியல் அளவுரு உற்பத்தி (ஓ. பி. ஜி), ஒளியியல் அளவுரு அலைவு (ஓ. பி. ஓ) மற்றும் ஒளியியல் அளவுரு பெருக்கம் (ஓ. பி. ஏ) அமைப்புகளால் அதிகரிக்கப்படுகிறது. மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு அமைப்பு போன்ற சிறப்பு வடிவவியல்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் சமிக்ஞை வலிமையை மேம்படுத்த முடியும், இது கோணங்களை மாற்ற ஒரு ப்ரிஸத்தைப் பயன்படுத்துகிறது, எனவே அவை முக்கியமான கோணங்களுக்கு அருகில் உள்ளன, இதனால் எஸ். எஃப். ஜி சமிக்ஞையை அதன் முக்கியமான கோணத்தில் உருவாக்க அனுமதிக்கிறது, இது சமிக்ஞையை மேம்படுத்துகிறது. பொதுவான கண்டறிதல் அமைப்புகள் வடிகட்டுவதற்கும் கண்டறிவதற்கும் ஒரு மோனோக்ரோமேட்டர் மற்றும் ஃபோட்டோமல்டிப்லையரைப் பயன்படுத்துகின்றன. குறிப்புகள் அதிர்வு நிறமாலை மேற்பரப்பு அறிவியல்