This work was supported in part by the Washington Space Grant Consortium under Award NNX10AK64H.

Deney 1. Planlama <ol><li> Bu deney için F 2 CH 2 faiz lazer ortamı kullanılarak yapılan öncesinde çalışmalarını değerlendirmek için edebiyat bir araştırma yapmak. Gibi onların dalga boyu ve frekans olarak çizgileri hakkında tüm bilgilerle birlikte bilinen tüm lazer emisyonlarını belirleyin. 37 - Bilinen lazer emisyonları çeşitli araştırmalar 13,31 mevcuttur. </li><li> Önceki Fourier odaklanarak lazer aracı olarak kullanılan molekülün tüm spektroskopik incelemeler 34 ve optoacoustic çalışmalar 38,39 dönüşümü derleyin. </li></ol> 2. Yaratma Uzak Kızılötesi Lazer Emisyonları <ol><li> Emniyet Genel. <ol><li> CO 2 ve uzak kızılötesi lazer sistemleri ile çalışırken uygun göz koruması içeren laboratuvar için bir standart işletim prosedürü geliştirin. </li></ol></li><li> Hizalama ve Kalibrasyon. <ol><li> Her CO 2 l kalibreaser üreticinin protokolüne uygun olarak CO2 lazer için tasarlanmış bir ızgara tabanlı spektrum analiz cihazı kullanılmıştır. </li><li> Son aynalar ve radyasyon MIM diyot dedektör üzerine odaklanmış, böylece bir He-Ne lazer kullanılarak uzak kızılötesi lazer boşluğunda bağlama ayna hizalayın. </li><li> Boşluğu eksenine göre yaklaşık 72 O &#39;lik bir açıda, bir sodyum klorür pencereden uzak kızılötesi lazer boşluğuna CO2 lazer pompası radyasyonu yönlendirmek. </li><li> Kiriş bölücülerin ve ek aynalar kullanarak MIM diyot dedektör üzerine kendi alçak basınç floresan referans hücre veya eş-doğrusal ya iki CO 2 referans lazerler radyasyon yönlendirin. </li></ol></li><li> Uzak kızılötesi lazer radyasyonun algılanması. <ol><li> Standart bir metal cila kullanarak her birkaç gün Nikel tabanı Lehçe. </li><li> Bakır sonrası içine 25 mikron tungsten tel kıvırın ve Yapılandr içine tel bükmekation Şekil 3&#39;te gösterilen. </li><li> Bu radyasyon 10 ila 20 dalga boyları ölçülen arasında olacak şekilde telin uzunluğunu ayarlayın. </li><li> Elektrokimyasal çözeltiye bir voltaj (5 VAC yaklaşık 3.5) uygulanarak doymuş bir sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi içinde tel ucu etch. </li><li> Yeniden etch bir düşük voltaj (az 1 VAC) ile ucu. Bu telin ucu pürüzlü ve diyodun performansını artırır. </li><li> Damıtılmış su ile tel durulayın. </li><li> Tel kuruduktan sonra MIM diyodun yuvaya bakır direkte yerleştirin. </li><li> Ince bir vida ve seviye sistemi kullanılarak Nikel tabanı ile temas teli yerleştirin. Tespit ve uzak-kızıl ötesi lazer radyasyonu ölçerken, 100 ve 500 Ω arasındaki diyot boyunca bir direnç elde İletişim tipik olarak kullanılır. </li></ol></li><li> Uzak kızılötesi lazer radyasyonu Üretimi. <ol><li> Belirli bir lazer em CO 2 lazer pompası ayarlayınission, örneğin., 9 P 36. </li><li> Kiriş durağı maksimum yoğunluğu elde etmek için ileri geri CO 2 pompa lazer mikrometre düğmesini çevirin. </li><li> Kiriş durağı maksimum yoğunluğu elde etmek için CO 2 pompa lazerin ızgaranın eğimini ayarlayın. </li><li> CO 2 pompa lazer çıkış gücü ışın durağı optimize görünene kadar tekrarlayın 2.4.2 ve 2.4.3 numaralı adımları. </li><li> CO 2 pompa lazer yolundan ışın durdurmak çıkarın. </li><li> Açın ve CO 2 pompa lazer ışın yoluna optik helikopter hizalayın. </li><li> Uzak kızılötesi lazer boşluğuna uzak kızılötesi lazer ortamı tanıtmak için CH 2 F 2 silindir üzerindeki valfi açın. </li><li> Pa elde edilir, yaklaşık 10 bir basınca kadar giriş hattı üzerindeki ölçüm valfini ayarlayın. Not: sistematik uzak kızılötesi lazer c tarayarak bir yolu olarak kullanılan bu yana sadece yaklaşık basınç gereklidiravity. </li><li> Çıkış bağlayıcının konumunu belirler, öyle ki en dış ucu bir lazer boşluğunun dış kalibre edilmiş bir skala ile gösterildiği gibi, lazer boşluğunun orta yaklaşık 1 cm&#39;dir. Not: sistematik uzak kızılötesi lazer boşluğu tarayarak bir yolu olarak kullanılan bu yana sadece yaklaşık yeri gereklidir. </li><li> Ileri geri kalibre mikrometre ayar düğmesi çevrilerek yaklaşık 0,25 mm aralıklarla hareketli uzak kızılötesi lazer ayna konumunu ayarlayın. Aynı anda ayar CO 2 pompa lazerin piezoelektrik transdüser (PZT) genelinde uygulanan gerilimi değiştirerek kendi kazanç eğrisi sayesinde CO2 lazer pompası sıklığı. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse, çıkış bağlayıcı ile adım 2.4.10 ucu lazer dışında bir kalibre ölçekte gösterdiği gibi, lazer boşluğunun ortasında yaklaşık 1.5 cm olduğu bir sonraki pozisyona hareket tekrar oyuk. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse, çıkış bağlayıcı ile adım 2.4.10 ucu lazer dışında bir kalibre ölçekte gösterdiği gibi, lazer boşluğunun ortasında yaklaşık 2 cm olduğu bir sonraki pozisyona hareket tekrar kavite. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse giriş hattında ölçüm vanası ile düzeltilmiş, tekrar yaklaşık 19 Pa uzak kızılötesi lazer basıncı 2.4.12 ile 2.4.9 yineleyin. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse giriş hattında ölçüm vanası ile düzeltilmiş, tekrar yaklaşık 27 Pa uzak kızılötesi lazer basıncı 2.4.12 ile 2.4.9 yineleyin. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse, CO 2 pompa lazer yoluna ışın durak eklemek ve yaklaşık 0 Pa uzak kızılötesi lazer basıncı kadar CH 2 F 2 silindir üzerinde vanasını kapatın. </li><li> CO 2 pompası ayarlayınBir sonraki lazer emisyonu lazer, örneğin, 9 P 34, ve 2.4.4 arasındaki adımları 2.4.2 kullanarak çıkış gücünü optimize eder. </li><li> CO 2 pompa lazer tarafından oluşturulan tüm emisyon kullanılmaktadır yineleyerek 2.4.16 ile 2.4.5 yineleyin. Uzak kızılötesi lazer hatları ararken, frekanslar adım 1.2&#39;de tanımlanan herhangi bir emilim bölgeleri ile üst üste CO 2 lazer pompası emisyonları üzerinde bir odak koyun. </li></ol></li><li> Uzak kızılötesi lazer emisyonlarını Karakterizasyonu. <ol><li> Uzak kızılötesi lazer bir emisyon çıkış gücü maksimize kadar aynı anda uzak kızılötesi lazer ortamının basıncı, CO 2 pompa lazerin PZT uygulanan gerilim ve çıkış coupler konumunu ayarlamak (maksimum tepe sı ile belirlenir Şekil 4&#39;e benzer osiloskop üzerine görüldüğü gibi, MİM diod detektörü pik sinyali). </li><li> Uzak kızılötesi lazer emisyon gözlenen kadar komparatör saat yönünde çevirinosiloskop ekran. Komparatör konumunu kaydedin. </li><li> Aynı uzak kızılötesi lazer emisyonuna karşılık ek bir 20 modları için komparatör saat yönünde çevirin. Komparatör konumunu kaydedin. </li><li> Adımlarla 2.5.2 ve 2.5.3 komparatör konumunu çıkarın. Uzak kızılötesi lazer emisyon dalga boyu elde etmek için 10 ile bu farkı bölün. </li><li> 2.5.4 arasındaki adımları beş kez toplam 2.5.2 Tekrar ve uzak kızılötesi lazer ışınımının dalga boyu ortalama. En az 20 bitişik uzunlamasına modları geçme ile ölçülen ortalama lazer dalgaboyları ± 0.5 um bir sigma belirsizlik vardır. </li><li> Bir altın tel-ızgara polarize (394 satır / cm) veya Brewster polarize kullanarak, CO 2 pompa radyasyona göreli uzak kızılötesi lazer ışınımının kutuplaşmayı, ölçün. </li></ol></li></ol> 3. Uzak Kızılötesi Lazer Frekanslar Belirlenmesi <ol><li> BelirlemekCO 2 referans lazer emisyonlarını ing. <ol><li> Onun ölçülen dalga dayalı uzak kızılötesi lazer ışınımının frekansı hesaplayın. </li><li> Frekans farkı uzak kızılötesi lazer emisyon 40 hesaplanan frekans birkaç GHz içinde CO 2 referans lazer hatları setleri tanımlayın. Bu tür ölçümler için kullanılan tipik bir listesi Tablo 1 &#39;de gösterilmiştir. </li></ol></li><li> Heterodyne yendi sinyali aranıyor. <ol><li> CO 2 referans lazer çizgilerinin ilk seti belirlenmesi ve kendi lazer emisyonu her CO 2 referans lazer ayarlayın. </li><li> Adımları 2.4.4 ile 2.4.2 ve monitör güç ölçer kullanılarak her CO 2 referans lazer çıkış gücünü optimize edin. <ol><li> Gösterilen monitör güç ölçer ile ölçülen her CO 2 referans lazer güç yaklaşık mW 100 olduğunu, böylece dahili veya her referans lazer harici ya bir iris ayarlamaŞekil 2. </li></ol></li><li> CO 2 referans lazerler radyasyon engeli kaldırma sırasında ışın durağı kullanarak CO 2 pompa lazer radyasyonu engelleme. </li><li> Açın ve CO 2 referans lazerler co-lineer ışın yoluna optik helikopter hizalayın. </li><li> Osiloskop çıktı gözlemleyerek, benzer Şekil 5&#39;e ise maksimum pik-tepe gerilimi için çeşitli aynalar, kiriş bölücülerin kullanarak MIM diyot dedektör üzerinde her CO 2 emisyonu referans lazer ve 2.54 cm odak uzaklığı ZnSe dışbükey merceği Optimize . </li><li> CO 2 pompa lazer radyasyonu engeli kaldırma sırasında ışın durağı kullanarak CO 2 referans lazerler radyasyon engelleyin. </li><li> Yeniden optimize uzak kızılötesi lazer emisyon osiloskop görüldüğü gibi maksimum tepe-tepe gerilim vardır, böylece gerekli CO 2 lazer pompası ve uzak kızılötesi lazer. </li><li> Bağlantıyı kes tO osiloskoptan diyot dedektör çıkış MIM ve kimin çıktı bir spektrum analizör üzerinde gözlenen bir amplifikatör bağlayın. </li><li> CO 2 referans lazerler radyasyon engelini kaldırmak. </li><li> CO 2 pompa ve referans lazerler modüle optik helikopterlere çıkarın. </li><li> 40 MHz yayılma üzerinde spektrum analizi ayarlayın ve manuel spektrum analizörü ayar düğmesini kullanarak bu frekans aralığını tarayarak 1.5 GHz artışlarla yendi sinyali arayın. </li><li> Hiçbir yendi sinyali görülürse, amplifikatör gelen MIM diyodun çıkışını kesmek ve osiloskop bağlayın. </li><li> CO 2 referans lazerler radyasyonu engellemek ve CO 2 pompa lazer yoluna optik helikopteri yeniden takın. </li><li> Spektrum analizörü 0 ile 12 GHz arasındaki yendi sinyali aramak için kullanılır olmuştur yineleyerek gerekli 3.2.13 ile 3.2.2 yineleyin. </li><li> Hiçbir yendi sinyali görülürse, repeyendi sinyali gözlenen veya CO 2 referans lazer çizgileri tüm olası kümeleri, ya kadar CO 2 referans lazer çizgileri başka bir dizi ile 3.2.14 adımda 3.2.2 de bitmiştir. </li></ol></li><li> CO 2 referans frekansları Dengeleyici. <ol><li> Kendi ilgili floresan referans hücresinden sinyal Şekil 6&#39;da gösterilen Kuzu dip merkezinde, ve böylece ilk CO 2 referans lazerin PZT V 0 ile 900 bir gerilim uygulayın Şekil 7&#39;de olduğu gibi bir osiloskop üzerinde görüldüğü gibi. </li><li> O Kuzu dip merkezine kilitli kalır, böylece özel inşa kilit-/ servo amplifikatör kullanarak ilk CO 2 referans lazerin PZT uygulanan geribesleme gerilimi etkinleştirin. </li><li> Tekrarlayın 3.3.1 ve ikinci CO 2 referans lazer için 3.3.2 yineleyin. </li><li> Görme tr, Şekil 7&#39;de olduğu gibi, bir osiloskop üzerinde pre-amp çıkışını izlemekEmin referans lazerler kilitli kalır. </li></ol></li><li> Yendi frekansının ölçülmesi. <ol><li> Spektrum analizör ekranda yendi sinyalini ortalayın ve ekrandaki boyutunu maksimize etmek olan genlik ayarlayın. </li><li> Kullanarak (her ikisi Trace 1 için açık Yazma özelliğini seçerek, Şekil 8&#39;de olduğu gibi yendi sinyalinin iki eşzamanlı izlerini görüntülemek için spektrum analizörü ayarlayın ve diğer maksimum sinyal kaydedebilirsiniz ise anlık sinyal gösterecektir 2. One iz sürebilirsiniz İkinci iz için spektrum analizörü üzerinde Max Hold özelliği). </li><li> Belirli bir oyuk modu için ileri ve geri kazanım eğrisi boyunca uzak kızılötesi lazer boşluğuna üzerinde mikrometre düğmesini çevirin. </li><li> Simetrik desen elde edilir kez ikinci (Maks Tut) iz dondurmak için spektrum analizör görüntüleme özelliğini kullanın. </li><li> Biraz uzak kızılötesi lazer boşluğunun uzunluğunu azaltmak için komparatör saat yönünde çevirin. Aynı anda subs gözlemlemeknedeniyle uzak kızılötesi lazer sıklığı bu hafif artış spektrum analizörü yendi frekansında küçük kayma equent. </li><li> Spektrum analizi Delta özelliği ile Marker fonksiyonunu kullanarak simetrik desen (Maks Tut iz) yarısı maksimum noktalarında tam genişlikte işaretçileri yerleştirin. </li><li> Spektrum analizör üzerinde Dizisi Çifti özelliğini kullanarak yendi sinyalinin merkez frekansını ölçün. </li><li> Tekrarlayın 3.4.7 ile 3.4.1 numaralı adımları. </li><li> Merkez frekansından her lazer kilidini ve her CO 2 referans lazer yeniden optimize etmek her CO 2 referans lazer / servo amplifikatörü kilidi ayırın. </li><li> 3.3.4 adımları 3.3.1 kullanarak referans lazerler yeniden kilitleyin. </li><li> Tekrar 6 ölçümün toplam 3.4.10 ile 3.4.1 adımları tekrarlayın. Tamamlandığında, merkez frekansından her CO 2 referans lazer kilidini. </li><li> Bu yendi frekansları kullanan uzak kızılötesi lazer ışınımının revize frekansını hesaplayınızları, CO 2 referans lazer çizgilerinin ikinci set için doğru bir tahmin elde etmek. </li><li> Frekans farkı uzak kızılötesi lazer emisyonu için hesaplanan frekans birkaç GHz içinde CO 2 referans lazer çizgileri farklı bir dizi tanımlayın. </li><li> MIM diyot dedektör CO 2 referans lazer çizgilerinin sonraki seti optimize etmek ve gerekli 3.2.15 adımları 3.2.2 kullanarak yendi sinyal elde. </li><li> 3.3.4 adımları 3.3.1 kullanarak CO 2 referans lazer çizgilerinin yeni bir dizi kilitleyin. </li><li> Tekrar 6 ölçümün toplam 3.4.10 ile 3.4.1 adımları tekrarlayın. Tamamlandığında, merkez frekansından her CO 2 referans lazer kilidini. </li><li> Ekle ışın CO 2 pompa ve referans lazer yolları içine durur. </li></ol></li><li> Uzak kızılötesi lazer frekansı hesaplanması. <ol><li> Olmak ölçülen kullanarak, FIR ν, bilinmeyen uzak kızılötesi lazer frekansını hesaplayınızilişki yoluyla frekansta FIR = | demeti tarafından CO2 (I) &#39;in -ν CO2 (II) | ± | ν yendi | Denk. 1 burada | demeti tarafından CO2 (I) &#39;in -ν CO2 (II) | ν yendi | | iki CO2 referans lazerler ve tarafından sentezlenen fark frekans büyüklüğüdür yendi frekans büyüklüğüdür. Denklem ± işaret. 1 Aşama 3.4.5 deneysel olarak tespit edilir. </li><li> Ortalama bir frekans elde edilir ve hesaplamakbelirsizlik. </li></ol></li></ol>

Certain commercial equipment is identified in this paper to foster understanding. Such identification does not imply recommendation or endorsement by the authors, nor does it imply that the equipment identified is necessarily the best available for the purpose.

Bazı ek tartışma gerektiren protokolü içinde birkaç kritik adımlar vardır. Uzak kızılötesi lazer dalga boyu ölçerken adım 2.5.3 de belirtildiği gibi, bu kullanılıyor uzak kızılötesi lazer ışınımının aynı modunu sağlamak için önemlidir. Bir uzak kızılötesi lazer dalga boyu birden fazla modu (örneğin, TEM 00, vb TEM 01) lazer kavitesi içinde oluşturulabilir ve böylece uygun olarak boşluğa yakın modları dalga boyu 13,29 ölçmek ...

Uzak kızılötesi lazer frekans ölçümü ilk hocker tarafından gerçekleştirilen ve 1967 yılında ortak çalışanlar Onlar mikrodalga sinyalinin yüksek mertebeden harmonik ile karıştırılarak direkt deşarj hidrojen siyanür lazerden 311 ve 337 mikron emisyonları için frekansları ölçüldü bir silikon diyot 1. Yüksek frekansları ölçmek için, lazer ve harmonik karıştırma cihazları bir zincir lazer harmonikler 2 üretilmesi için kullanılmıştır. Sonunda, iki lazer gerekli farkı 3,4 frekansları sentezlenmesi için seçildi (CO2), karbon dioksit stabilize. Bugün 4 THz kadar uzak kızılötesi lazer frekansları iki tarafından üretilen fark frekansı yalnızca ilk harmonik kullanarak bu teknik ile ölçülebilir CO 2 referans lazerler stabilize. Daha yüksek frekans lazer emisyonları, aynı zamanda, örneğin metanol izotopologlarının KKH 2 9 THz lazer emisyonu gibi, ikinci harmonik kullanılarak ölçülebilmektedir OH ve CH 3 </sub&gt; 18 OH. Yıllar boyunca 5,6, lazer frekansları doğru ölçüm bilimsel deneyler 7,8 bir dizi etkiledi ve Paris&#39;te Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından metrelik yeni bir tanımının kabulü izin verdi 1983. 9-11 Anlatılanlar gibi Heterodin teknikleri, optik olarak pompalanır molekül lazerler tarafından oluşturulan uzak kızılötesi lazer frekansları ölçümünde son derece faydalı olmuştur. Chang ve Bridges 12 optik pompalanan moleküler lazer keşfinden beri, optik binlerce uzak kızılötesi lazer emisyonları lazer medyanın çeşitli oluşturulacak olan pompalanır. Optik bir CO2 lazerle pompalanır Örneğin, diflorometan (CH2F 2) ve bunun izotopologlarının 250 üzerinden lazer emisyonu üretir. . Onların dalga boyları yaklaşık 95.6 1714.1 um 13 arasında değişmektedir - </s18 -&gt; 15 kadar bu lazer emisyonlarının yaklaşık% 75&#39;i birkaç spektroskopik 16 atanmış ise kendi frekansları ölçülmüş oldu. Bu lazerler, ve bunların doğru ölçülen frekanslar, yüksek çözünürlüklü spektroskopi ilerlemesinde önemli bir rol oynamıştır. Onlar lazer gazların kızılötesi spektral çalışmalar için önemli bilgiler sağlar. Genellikle bu lazer frekansları genellikle absorpsiyon spektrumları 19 doğrudan erişilemez heyecanlı titreşim devlet kademeleri arasındaki bağlantıları sağlar, çünkü kızılötesi ve uzak kızılötesi spektrumu analizi doğrulamak için kullanılır. Onlar da lazer manyetik rezonans tekniği ile 20 geçici, kısa ömürlü serbest radikalleri araştıran çalışmalar için birincil radyasyon kaynağı olarak hizmet vermektedir. Bu son derece hassas bir teknikle, paramanyetik atomların, moleküllerin dönme ve Ro-titreşim Zeeman spektrumları ve moleküler iyonlar olabilir r ileecorded bu serbest radikaller oluşturmak için kullanılan reaksiyon, fiyat araştırma yeteneği ile birlikte incelenmiştir. Şekil 1 &#39;de gösterilen, bu çalışma, bir optik olarak pompalanır molekül lazer olarak, difluorometan, uzak-kızıl ötesi lazer radyasyonu oluşturmak için kullanılmıştır. Bu sistem, bir sürekli dalga (CW) CO2 lazer pompası ve uzak kızılötesi lazer boşluğunun oluşur. Uzak kızılötesi lazer boşluğuna iç ayna, boşluğun sonunda sona eren kalan pompa radyasyon saçılma önce yirmialtı yansımaları geçiyor, cilalı bakır boru aşağı CO 2 lazer radyasyonu yönlendirir. Bu nedenle, uzak kızılötesi lazer ortamı enine pompalama geometri kullanılarak heyecanlı. Lazer eylemi oluşturmak için çeşitli değişkenler bazı aynı anda ayarlanır, ve lazer radyasyonu görülmektedir kez tüm sonradan optimize edilmiştir. Bu deneyde, uzak kızılötesi lazer radyasyonu, bir metal-insu ile izlenirlator metal (MIM) nokta temaslı diyot dedektör. MIM diyot dedektör 1969&#39;dan beri 21 lazer frekans ölçümleri için kullanılır olmuştur - lazer frekans ölçümleri ise 23, MIM diyot dedektör diyot iki veya daha fazla radyasyon kaynakları olayla arasındaki harmonik karıştırıcıdır. MİM diyot detektör, bir optik, parlak nikel tabanı 24 temas eden bir keskinleştirilmiş tungsten telden oluşur. Nikel bazlı yalıtım tabakası olan bir doğal olarak meydana gelen ince bir oksit tabakası vardır. Başlangıçta Referans tarif edilen metot ile 27 - bir lazer emisyonu tespit edildi sonra frekans üç lazer heterodin tekniği 25 kullanılarak ölçülmüştür ise, Dalgaboyu, polarizasyon, gücü ve optimum çalışma basıncı kaydedilmiştir. 4. Şekil 2 iki ek cw CO 2 referans lazerler bağımsız frekans sta sahip optik pompalanan moleküler lazer gösterirHarici, düşük basınçlı referans hücresinden 28 4.3 mikron floresan sinyalinde Kuzu daldırma kullanan bilization sistemleri. Bu yazının uzak kızılötesi lazer emisyonları yanı sıra kendi dalga boyunu tahmin ve doğru kendi sıklığını belirlemede yönteme aramak için kullanılan işlem özetlenmektedir. Üç lazer heterodin tekniği ile ilgili Özellikleri yanı sıra, çeşitli bileşenler ve sistemin çalışma parametreleri referans 4, 25-27, 29, ve 30 ile birlikte Ek Tablo A&#39;da bulunabilir.

<table><tbody><tr><td>Vacuum pump</td><td>Leybold</td><td>Trivac D4A</td><td>HE-175 oil; Quantity = 3</td></tr><tr><td>Vacuum pump</td><td>Leybold</td><td>Trivac D8B or D16B</td><td>Fomblin Fluid; Quantity = 1 of each</td></tr><tr><td>Vacuum pump</td><td>Leybold</td><td>Trivac D25B</td><td>HE-175 oil; Quantity = 1</td></tr><tr><td>Optical chopper with controller</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SR540</td><td></td></tr><tr><td>Lock-in amplifier</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SR830</td><td></td></tr><tr><td>Spectrum analyzer</td><td>Agilent</td><td>E4407B</td><td>ESA-E Series, 9 kHz to 26.5 GHz Spectrum Analyzer</td></tr><tr><td>Amplifier&amp;nbsp;</td><td>Miteq</td><td>AFS-44</td><td>Provides amplification of signals between 2 and 18 GHz. The amplifier is powered by a Hewlett Packard triple output DC power supply, model E3630A.</td></tr><tr><td>Amplifier&amp;nbsp;</td><td>Avantek</td><td>AWL-1200B</td><td>Provides amplification of signals less than 1.2 GHz.</td></tr><tr><td>Power supply</td><td>Hewlett Packard</td><td>E3630A</td><td>Low voltage DC power supply for amplifier.</td></tr><tr><td>Power supply</td><td>Glassman</td><td>KL Series</td><td>High voltage power supply for the CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; lasers; Quantity = 2; negative polarity</td></tr><tr><td>Power supply</td><td>Fluke</td><td>412B</td><td>High voltage power supply used with the NIST Asymmetric HV Amp</td></tr><tr><td>Detector</td><td>Judson Infrared Inc</td><td>J10D</td><td>For fluorescence cell; Quantity = 2</td></tr><tr><td>CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; laser spectrum analyzer</td><td>Optical Engineering&amp;nbsp;</td><td>16-A</td><td>Currently sold by Macken Instruments Inc.</td></tr><tr><td>Thermal imaging plates with UV light</td><td>Optical Engineering&amp;nbsp;</td><td></td><td>Primarily used for aligning the CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; reference lasers. Currently sold by Macken Instruments Inc.</td></tr><tr><td>Resistors</td><td>Ohmite&amp;nbsp;</td><td>L225J100K</td><td>100 kW, 225 W. Between 4 to 6 resistors are used in each ballast system. Each CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; laser has its own ballast system. Fans are used to cool the resistors.</td></tr><tr><td>HV relay, SPDT</td><td>CII Technologies</td><td>H-17</td><td>Quantity = 3; one for each CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; laser</td></tr><tr><td>Amplifier&amp;nbsp;</td><td>Princeton Applied Research</td><td>PAR 113</td><td>Used with fluorescence cell; Quantity = 2</td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Tektronix</td><td>2235A</td><td>Similar models are also used; Quantity = 2</td></tr><tr><td>Oscilloscope/Differential amplifier</td><td>Tektronix</td><td>7903 oscilloscope with 7A22 differential amplifier</td><td></td></tr><tr><td>Power meter with sensor</td><td>Coherent</td><td>200</td><td>For use below 10 W.&amp;nbsp; This is the power meter shown in Figure 2.</td></tr><tr><td>Power meter with sensor</td><td>Scientech, Inc</td><td>Vector S310</td><td>For use below 30 W</td></tr><tr><td>Multimeter</td><td>Fluke</td><td>73III</td><td>Similar models are also used; Quantity = 3</td></tr><tr><td>Data acquisition</td><td>National Instruments</td><td>NI cDAQ 9174 chassis with NI 9223 input module</td><td>Uses LabVIEW software</td></tr><tr><td>Simichrome polish</td><td>Happich GmbH</td><td></td><td>Polish for the Nickel base used in the MIM diode detector. Although the Nickel base can be used immediately after polishing, a 12 hour lead time is typically recommended.</td></tr><tr><td>Pressure gauge</td><td>Wallace and Tiernan</td><td>61C-1D-0050</td><td>Series 300; for CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; laser; Quantity = 3</td></tr><tr><td>Pressure gauge with controller</td><td>Granville Phillips</td><td>Series 375</td><td>For far-infrared laser</td></tr><tr><td>Zirconium Oxide felt</td><td>Zircar Zirconia</td><td>ZYF felt</td><td>Used as a beam stop</td></tr><tr><td>Zirconium Oxide board</td><td>Zircar Zirconia</td><td>ZYZ-3 board</td><td>Used as a beam stop; Quantity = 4</td></tr><tr><td>Teflon sheet</td><td>Scientific Commodities, Inc</td><td>BB96312-1248</td><td>1/32 inch thick; used for the far-infrared laser output window</td></tr><tr><td>Polypropylene</td><td>C-Line sheet protectors</td><td>61003</td><td>used for the far-infrared laser output window</td></tr><tr><td>Vacuum grease</td><td>Apiezon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Power supply</td><td>Kepco</td><td>NTC 2000</td><td>PZT power supply</td></tr><tr><td>PZT tube</td><td>Morgan Advanced Materials</td><td></td><td>1 inch length, 1 inch outer diameter, 0.062 inch thickness, reverse polarity (positive voltage on outside); Quantity = 3</td></tr><tr><td>ZnSe (AR coated)</td><td>II-VI Inc</td><td></td><td>CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; laser window (Quantity = 3), lens, and beam splitter (Quantity 3)</td></tr><tr><td>NaCl window</td><td>Edmond Optics</td><td></td><td>Quantity = 1</td></tr><tr><td>CaF window</td><td>Edmond Optics</td><td></td><td>Quantity = 2</td></tr><tr><td>Laser mirrors and gratings</td><td>Hyperfine, Inc</td><td></td><td>Gold-coated; includes positioning mirrors</td></tr><tr><td>Glass laser tubes and reference cells</td><td>Allen Scientific Glass</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MIM diode detector</td><td>Custom Microwave, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Other</td><td></td><td></td><td>Other materials include magnetic bases, base plates, base clamps, XYZ translation stage, etc.</td></tr></tbody></table>

characterizing far-infrared laser emissions and the measurement of their frequencies

Üretim ve uzak kızılötesi radyasyon sonraki ölçümü yüksek çözünürlüklü spektroskopisi, radyo astronomi ve Terahertz görüntüleme sayısız uygulamaları bulmuştur. Yaklaşık 45 yıldır, tutarlı, uzak kızılötesi radyasyon nesil optik pompalanan moleküler lazer kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Uzak kızılötesi lazer ışınımı tespit edildiğinde, bu lazer emisyonları frekansları üç lazer heterodyne tekniği kullanılarak ölçülür. Bu teknik ile, optik olarak pompalanır molekül lazer bilinmeyen frekansı iki stabilize kızılötesi referans frekansları arasındaki fark frekansı ile karıştırılır. Bu referans frekansları bağımsız karbondioksit lazerler tarafından oluşturulan, her biri bir harici, düşük basınçlı referans hücresinden floresan sinyali kullanılarak stabilize. Bilinen ve bilinmeyen lazer frekansları arasında ortaya çıkan yendi olan çıkış spec gözlenen bir metal-yalıtkan-metal nokta temaslı diyot dedektör tarafından izlenirSpektrum analizör. Bu lazer emisyonları arasındaki yendi frekans sonradan ölçülen ve bilinmeyen uzak kızılötesi lazer frekansını hesaplamak için bilinen referans frekansları ile birleştirilir. Bu teknik ile ölçülür lazer frekansları için elde edilen bir sigma fraksiyonel belirsizlik Doğru uzak kızılötesi lazer emisyonları sıklığını belirlemek., 10 7 ± 5 parçalar genellikle diğer ölçümler için referans olarak kullanıldığı gibi, yüksek olduğu gibi, kritik Lazer manyetik rezonans kullanılarak serbest radikallerin -resolution spektroskopik incelemeleri. Bu araştırma, diflormetan, CH2F 2 bir parçası olarak, uzak-kızıl ötesi lazer ortamı olarak kullanılmıştır. Bütün sekiz uzak kızılötesi lazer frekansları 0.359 den 1,273 THz kadar frekansları ile ilk kez ölçüldü. Bu lazer emisyonu Üç Bu soruşturma sırasında keşfedilen ve CO 2 ile ilgili optimal çalışma basıncı, kutuplaşma ile raporlanır </sub&gt; lazer ve gücünü pompa.

Bahsedildiği gibi, bir uzak kızılötesi lazer emisyonu için bildirilen frekans CO2 referans laser hatlardan en az iki farklı setleri ile gerçekleştirilen en az on iki ölçümün bir ortalamasıdır. Tablo 2 kullanıldığında 235,5 um lazer emisyonu için kaydedilen veriler özetlenmektedir 9 P 04 CO 2 lazer pompası. Bu uzak kızılötesi lazer emisyonu için yendi frekans ondört bireysel ölçümler kaydedildi. 9 R 10 ve 9 P 38 CO 2...

Watch this Scientific Journal Video about Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies at JoVE.com

Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.

Uzak-kızılötesi lazer Emisyonları ve Bunların Frekansları ölçülmesi Karakterizasyonu

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and ...

characterizing-far-infrared-laser-emissions-measurement-their

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Engineering

Electronic Structure of Atoms

SCIENTISTS IN ACTION

12.0K Görüntüleme.  Central Washington University. We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.

Video: Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing its free spectral range (FSR), the module is put in parallel with a fiber taper-microcavity system and then calibrated through isolating and eliminating random shifts in the laser frequency (i.e. laser jitter noise). To realize the taper-microcavity junction and to maximize the optical power that is transferred to the resonator, a single-mode optical fiber waveguide is pulled. Solutions containing polystyrene nanobeads are then prepared and flown to the microcavity in order to demonstrate the system&#8217;s ability to sense binding to the surface of the microcavity. Data is post-processed via adaptive curve fitting, which allows for high-resolution measurements of the quality factor as well as the plotting of time-dependent parameters, such as resonant wavelength and split frequency shifts. By carefully inspecting steps in the time-domain response and shifting in the frequency-domain response, this instrument can quantify discrete binding events.

A reference interferometer technique, which is designed to remove undesirable laser jitter noise for nanodetection, is utilized for probing an ultra-high quality factor microcavity. Instructions for assembly, setup, and data acquisition are provided, alongside the measurement process for specifying the cavity quality factor.

Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing ...

Mühendislik

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and Titanium Sapphire lasers as the workhorse laser of atomic physics labs1,2. Their versatility and prolific use throughout atomic physics in applications such as absorption spectroscopy and laser cooling1,2 makes it imperative for incoming students to gain a firm practical understanding of these lasers. This publication builds upon the seminal work by Wieman3, updating components, and providing a video tutorial. The setup, frequency locking and performance characterization of an ECDL will be described. Discussion of component selection and proper mounting of both diodes and gratings, the factors affecting mode selection within the cavity, proper alignment for optimal external feedback, optics setup for coarse and fine frequency sensitive measurements, a brief overview of laser locking techniques, and laser linewidth measurements are included.

This is an instructional paper to guide the construction and diagnostics of external cavity diode lasers (ECDLs), including component selection and optical alignment, as well as the basics of frequency reference spectroscopy and laser linewidth measurements for applications in the field of atomic physics.

Atom Fiziği Harici Boşluk Diode Lazer İnşaatı ve Karakterizasyonu

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

Ölçme ve Atomik Hidrojen ve iki atomlu moleküler AIO, C Analizi<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, ve TiO Spectra takiben lazer kaynaklı Optik Dağılımı

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

High Resolution Phonon-assisted Quasi-resonance Fluorescence Spectroscopy

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we demonstrate an optical spectroscopy method that is capable of resolving spectral features beyond that of the spin fine structure and homogeneous linewidth of single quantum dots (QDs) using a standard, easy-to-use spectrometer setup. This method incorporates both laser and photoluminescence spectroscopy, combining the advantage of laser line-width limited resolution with multi-channel photoluminescence detection. Such a scheme allows for considerable improvement of resolution over that of a common single-stage spectrometer. The method uses phonons to assist in the measurement of the photoluminescence of a single quantum dot after resonant excitation of its ground state transition. The phonon&#39;s energy difference allows one to separate and filter out the laser light exciting the quantum dot. An advantageous feature of this method is its straight forward integration into standard spectroscopy setups, which are accessible to most researchers.

The manuscript describes a method of phonon-assisted quasi-resonant fluorescence spectroscopy that incorporates both laser-limited resolution and photoluminescence (PL) spectroscopy. This method utilizes optical phonons to provide linewidth-limited resolution spectra of atom-like semiconductor structures in the energy domain. The method is also easily realized with a single spectrometer optical spectroscopy setup.

Yüksek Çözünürlüklü Fonon destekli Yarı-rezonans Floresans Spektroskopisi

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we ...

Direct Imaging of Laser-driven Ultrafast Molecular Rotation

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb explosion imaging setup in which a hitherto-impractical camera angle is realized. In our imaging technique, diatomic molecules are irradiated with a circularly polarized strong laser pulse. The ejected atomic ions are accelerated perpendicularly to the laser propagation. The ions lying in the laser polarization plane are selected through the use of a mechanical slit and imaged with a high-throughput, 2-dimensional detector installed parallel to the polarization plane. Because a circularly polarized (isotropic) Coulomb exploding pulse is used, the observed angular distribution of the ejected ions directly corresponds to the squared rotational wave function at the time of the pulse irradiation. To create a real-time movie of molecular rotation, the present imaging technique is combined with a femtosecond pump-probe optical setup in which the pump pulses create unidirectionally rotating molecular ensembles. Due to the high image throughput of our detection system, the pump-probe experimental condition can be easily optimized by monitoring a real-time snapshot. As a result, the quality of the observed movie is sufficiently high for visualizing the detailed wave nature of motion. We also note that the present technique can be implemented in existing standard ion imaging setups, offering a new camera angle or viewpoint for the molecular systems without the need for extensive modification.

We present a protocol for creating a real-time movie of a molecular rotational wave packet using a high-resolution Coulomb explosion imaging setup.

Lazer güdümlü Ultrafast Moleküler Rotasyon Doğrudan Görüntüleme

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb ...

Kimya

Measurement of Ultrafast Vibrational Coherences in Polyatomic Radical Cations with Strong-Field Adiabatic Ionization

We present a pump-probe method for preparing vibrational coherences in polyatomic radical cations and probing their ultrafast dynamics. By shifting the wavelength of the strong-field ionizing pump pulse from the commonly used 800 nm into the near-infrared (1200-1600 nm), the contribution of adiabatic electron tunneling to the ionization process increases relative to multiphoton absorption. Adiabatic ionization results in predominant population of the ground electronic state of the ion upon electron removal, which effectively prepares a coherent vibrational state (&#34;wave packet&#34;) amenable to subsequent excitation. In our experiments, the coherent vibrational dynamics are probed with a weak-field 800 nm pulse and the time-dependent yields of dissociation products measured in a time-of-flight mass spectrometer. We present the measurements on the molecule dimethyl methylphosphonate (DMMP) to illustrate how using 1500 nm pulses for excitation enhances the amplitude of coherent oscillations in ion yields by a factor of 10 as compared to 800 nm pulses. This protocol may be implemented in existing pump-probe setups through the incorporation of an optical parametric amplifier (OPA) for wavelength conversion.

We present a protocol for probing ultrafast vibrational coherences in polyatomic radical cations that result in molecular dissociation.

Polyatomic radikal katyonlar güçlü alanlı adyabatik iyonlaşma ile Ultrafast titreşim Coherences ölçümü

We present a pump-probe method for preparing vibrational coherences in polyatomic radical cations and probing their ultrafast dynamics. By shifting the ...

Infrared Degenerate Four-wave Mixing with Upconversion Detection for Quantitative Gas Sensing

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species in the ppm-to-single-percent range. The main purpose of the method is the spatially resolved detection of low-concentration species, which have no transitions in the visible or near-IR spectral range that could be used for detection. IR-DFWM is a nonintrusive method, which is a great advantage in combustion research, as inserting a probe into a flame can change it drastically. The IR-DFWM is combined with upconversion detection. This detection scheme uses sum-frequency generation to move the IR-DFWM signal from the mid-IR to the near-IR region, to take advantage of the superior noise characteristics of silicon-based detectors. This process also rejects most of the thermal background radiation. The focus of the protocol presented here is on the proper alignment of the IR-DFWM optics and on how to align an intracavity upconversion detection system.

Here, we present a protocol to perform sensitive, spatially resolved gas spectroscopy in the mid-infrared region, using degenerate four-wave mixing combined with upconversion detection.

Kızılötesi dejenere dört-dalga ile kantitatif gaz algılama için Upconversion algılama karıştırma

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species ...

Ultrafast Time-resolved Near-IR Stimulated Raman Measurements of Functional &#960;-conjugate Systems

Femtosecond time-resolved stimulated Raman spectroscopy is a promising method of observing the structural dynamics of short-lived transients with near infrared (near-IR) transitions, because it can overcome the low sensitivity of spontaneous Raman spectrometers in the near-IR region. Here, we describe technical details of a femtosecond time-resolved near-IR multiplex stimulated Raman spectrometer that we have recently developed. A description of signal generation and optimization, measurement, data acquisition, and calibration and correction of recorded data is provided as well. We present an application of our spectrometer to analyze the excited-state dynamics of &#946;-carotene in toluene solution. A C=C stretch band of &#946;-carotene in the second lowest excited singlet (S2) state and the lowest excited singlet (S1) state is clearly observed in the recorded time-resolved stimulated Raman spectra. The femtosecond time-resolved near-IR stimulated Raman spectrometer is applicable to the structural dynamics of &#960;-conjugate systems from simple molecules to complex materials.

Details of signal generation and optimization, measurement, data acquisition, and data handling for a femtosecond time-resolved near-IR stimulated Raman spectrometer are described. A near infrared stimulated Raman study on the excited-state dynamics of &#946;-carotene in toluene is shown as a representative application.

Ultrahızlı Zaman Çözümlü Yakın-IR Uyarılmış Raman Fonksiyonel π-konjuge Sistemlerinin Ölçümleri

Femtosecond time-resolved stimulated Raman spectroscopy is a promising method of observing the structural dynamics of short-lived transients with near ...

High-definition Fourier Transform Infrared (FT-IR) Spectroscopic Imaging of Human Tissue Sections towards Improving Pathology

High-definition Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopic imaging is an emerging approach to obtain detailed images that have associated biochemical information. FT-IR imaging of tissue is based on the principle that different regions of the mid-infrared are absorbed by different chemical bonds (e.g., C=O, C-H, N-H) within cells or tissue that can then be related to the presence and composition of biomolecules (e.g., lipids, DNA, glycogen, protein, collagen). In an FT-IR image, every pixel within the image comprises an entire Infrared (IR) spectrum that can give information on the biochemical status of the cells that can then be exploited for cell-type or disease-type classification. In this paper, we show: how to obtain IR images from human tissues using an FT-IR system, how to modify existing instrumentation to allow for high-definition imaging capabilities, and how to visualize FT-IR images. We then present some applications of FT-IR for pathology using the liver and kidney as examples. FT-IR imaging holds exciting applications in providing a novel route to obtain biochemical information from cells and tissue in an entirely label-free non-perturbing route towards giving new insight into biomolecular changes as part of disease processes. Additionally, this biochemical information can potentially allow for objective and automated analysis of certain aspects of disease diagnosis.

High-definition Fourier Transform Infrared FT-IR Spectroscopic Imaging of Human Tissue Sections towards Improving Pathology

Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopic imaging is a fast and label-free approach to obtain biochemical data sets of cells and tissues. Here, we demonstrate how to obtain high-definition FT-IR images of tissue sections towards improving disease diagnosis.

Yüksek çözünürlüklü Fourier Patoloji iyileştirilmesi yönünde İnsan Doku Bölümler Kızılötesi (FT-IR) Spektroskopik Görüntüleme Dönüşümü

High-definition Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopic imaging is an emerging approach to obtain detailed images that have associated ...

Tıp

Nano Ölçekli Kızılötesi Spektroskopi ile Çok Fazlı Polimerik Sistemlerin Keşfi

Advances in Nanoscale Infrared Spectroscopy to Explore Multiphase Polymeric Systems

Multiphase polymeric systems encompass local domains with dimensions that can vary from a few tens of nanometers to several micrometers. Their composition is commonly assessed using infrared spectroscopy, which provides an average fingerprint of the various materials contained in the volume probed. However, this approach does not offer any details on the arrangement of the phases in the material. Interfacial regions between two polymeric phases, often in the nanoscale range, are also challenging to access. Photothermal nanoscale infrared spectroscopy monitors the local response of materials excited by infrared light with the sensitive probe of an atomic force microscope (AFM). While the technique is suitable for interrogating small features, such as individual proteins on pristine gold surfaces, the characterization of three-dimensional multicomponent materials is more elusive. This is due to a relatively large volume of material undergoing photothermal expansion, defined by the laser focalization onto the sample and by the thermal properties of the polymeric constituents, compared to the nanoscale region probed by the AFM tip. Using a polystyrene (PS) bead and a polyvinyl alcohol (PVA) film, we evaluate the spatial footprint of photothermal nanoscale infrared spectroscopy for surface analysis as a function of the position of PS in the PVA film. The effect of the feature position on the nanoscale infrared images is investigated, and spectra are acquired. Some perspectives on the future advances in the field of photothermal nanoscale infrared spectroscopy are provided, considering the characterization of complex systems with embedded polymeric structures.

Yazar Spotlight: Çok Fazlı Polimerik Sistemleri Keşfetmek için Nano Ölçekli Kızılötesi Spektroskopideki Gelişmeler  

This protocol describes the application of atomic force microscopy and nanoscale infrared spectroscopy to evaluate the performance of photothermal nanoscale infrared spectroscopy in the characterization of three-dimensional multi-polymeric samples.

Çok Fazlı Polimerik Sistemleri Keşfetmek için Nano Ölçekli Kızılötesi Spektroskopideki Gelişmeler

Multiphase polymeric systems encompass local domains with dimensions that can vary from a few tens of nanometers to several micrometers. Their composition ...