【摘要】：熔融是一種從有序到無(wú)序的熱力學(xué)相轉(zhuǎn)變,在物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用;由于其影響因素多、內(nèi)部轉(zhuǎn)變機(jī)理復(fù)雜,熔融一直以來(lái)都是科學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器是一種新型半導(dǎo)體激光器,具有可調(diào)范圍寬、線寬窄、功率高、偏振性高、分辨率高等特點(diǎn),為在線研究熔融提供了可能�；趦膳_(tái)量子激光器組成的共振加熱pump-probe光路,一束激光作為pump光,對(duì)應(yīng)樣品基團(tuán)的強(qiáng)吸收峰,通過(guò)共振吸收產(chǎn)生的熱效應(yīng)快速誘導(dǎo)熔融;另一束激光作為probe光,對(duì)應(yīng)樣品特征吸收峰,通過(guò)紅外吸收的變化反映結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。該pump-probe光路最高可實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)別的時(shí)間分辨,兩束光均能作為探測(cè)光反映樣品的熔融程度,從而實(shí)現(xiàn)在線跟蹤結(jié)構(gòu)變化,這也是該光路的突出優(yōu)點(diǎn)。利用搭建的光路,以聚丁烯-1(iPB-1)球晶為實(shí)驗(yàn)樣品,根據(jù)紅外二向色性原理,證明了利用共振加熱對(duì)球晶進(jìn)行熔融雕刻是可行的,為快速熔融過(guò)程的原位在線研究提供了新的方法,為晶體等聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)調(diào)控提供了新的研究途徑。以庚基聯(lián)苯腈(7CB)為實(shí)驗(yàn)樣品,根據(jù)分子各基團(tuán)分別對(duì)應(yīng)不同的紅外吸收頻率,利用量子級(jí)聯(lián)激光器窄線寬的特點(diǎn)和光路時(shí)間分辨的特性,實(shí)現(xiàn)分子尺度上基團(tuán)的定點(diǎn)共振加熱,為熔融的微觀研究提供了新的方法,同時(shí)也為材料改性提供了新的實(shí)驗(yàn)手段。總之,該實(shí)驗(yàn)光路為研究熔融過(guò)程提供了新的手段和方法,同時(shí)也極大地提高了紅外光譜的時(shí)間分辨和拓展了量子級(jí)聯(lián)激光器的應(yīng)用。
【圖文】：

逡逑量子級(jí)聯(lián)激光器的單個(gè)周期單元主要分為三部分：注入?yún)^(qū)、有源區(qū)以及弛豫逡逑區(qū)，單個(gè)能帶結(jié)構(gòu)如圖１．１所示［２９］。逡逑ｉｎｊｅｃｔｏｒ逡逑ｈ邋ｎ邐ａｃｔｉｖｅ逡逑ｅ邐＼ｒ邋ｉ邋ｆｌ邋ｈ邋ｒｅｇｉｏｎ逡逑＾邋ｉｎｊｅｃｔｏｒ－逡逑Ｌ邋ｌｉ邐（Ｉｎ，逡逑ａｃｔｉｖｅ邐ｂ逡逑ｒｅｇｉｏｎ逡逑＞４逡逑圖１．１量子級(jí)聯(lián)激光器能帶結(jié)構(gòu)示意圖逡逑２逡逑

２．２光路設(shè)計(jì)逡逑我們基于中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器，利用共振吸收原理設(shè)計(jì)的ｐｕｍｐ－ｐｒｏｂｅ光逡逑路，該光路設(shè)計(jì)原理圖如圖２．１所示。逡逑罕逡逑Ｄ邋Ｐｌａｎｅ邐Ｆｏｃｕｓｉｎｇ逡逑：秦，Ａ：：：：：：：，一逡逑ｚ邐Ｄｏｕｂｌｅ邋廣忽、逡逑Ｃｌｍｐｐｖｉ邐ｈｅａｔｉｎｇ邋—＾邐￣逡逑ｃｈａｍｂｅｒ邐心逡逑Ｍ逡逑Ｐｌａｎｅ邋？邋？逡逑．邋ｔ逡逑ｍｉｎ邋ｏｒ邋ｆ逡逑ｔ邐＇一邋－逡逑圖２．１邋Ｐｕｍｐ－ｐｒｏｂｅ光路原理圖逡逑首先選用兩臺(tái)中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器作為光源，一臺(tái)高輸出功率的光源作為逡逑ｐｕｍｐ加熱光源，，另一臺(tái)低輸出功率的光源作為ｐｒｏｂｅ探測(cè)光源；ｐｕｍｐ光源對(duì)應(yīng)逡逑分子某一基團(tuán)的特定振動(dòng)頻率，由于樣品分子的共振吸收產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱效應(yīng)從而逡逑誘導(dǎo)熔融；ｐｒｏｂｅ光源對(duì)應(yīng)該分子的其他基團(tuán)的振動(dòng)吸收峰，由于功率較低，不逡逑會(huì)產(chǎn)生明顯的熱效應(yīng)。逡逑兩束激光通過(guò)反射和聚焦鏡，最終以一定角度交叉匯聚在樣品同一點(diǎn)上，通逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN248

【參考文獻(xiàn)】

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1 呂艷坤;盧杰;蘇鳳梅;紀(jì)又新;李良彬;;基于量子級(jí)聯(lián)激光器的Pump-Probe光路球晶雕刻實(shí)驗(yàn)[J];高分子學(xué)報(bào);2018年03期

本文編號(hào)：2700802