基于量子级联激光器的Pump-Probe光路球晶雕刻实验

利用2台中红外量子级联激光器(QCL)组成的泵浦探测(pump-probe)光路通过红外共振吸收对高分子球晶进行选择性熔融进而实现球晶雕刻.当QCL激光频率和分子基团振动频率相同时,会发生共振吸收,产生强烈的热效应,诱导样品快速熔融;QCL激光具有高偏振性,优先诱导振动方向和红外激光偏振方向一致的基团发生共振吸收,因此可以实现选择性熔融;高分子球晶中有沿着各个方向的分子链并且取向方向确定,可以通过pump球晶不同部位来验证球晶雕刻的可行性.一台激光器(pump)对应分子链中基团的强吸收峰,共振加热诱导晶体熔融;另一台激光器(probe)对应分子特征基团(构象)的吸收峰,追踪结构变化;pump光可以选择性定点熔融,pump和probe 2束光均能在线追踪样品熔融程度,是该检测方法的突出优点.选用聚丁烯-1(iPB-1)为研究对象,实验结果显示,球晶熔融程度随基团振动方向与pump光偏振方向夹角的增大而减弱,证明了利用QCL在球晶尺度上进行雕刻是可行的,为原位在线研究快速熔融过程提供了新的研究途径,为定点调控晶型转变及晶体聚集态结构形态提供了思路.