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摘要
相位测量和频振动光谱（SFG）可以获得物质表面分子取向等信息,但在实验重复性、实验设计和界面分析等方面仍有一些关键问题没有解决。相位误差会引起光谱变化并误导界面结构分析,因此分析并准确控制误差是相位测量SFG的关键技术。使用z-切石英作为相位标准,测量了修饰在熔融石英基底上的十八烷基三氯硅烷（OTS）在C—H振动波段的和频振动光谱,对OTS的相位光谱进行了解析,结果表明OTS虚部光谱中, 2 878和2 936 cm-1处的两个正峰分别是末端CH3的对称振动（CH3ss）和费米共振（CH3FR）, 2 960 cm-1处的负峰为CH3的反对称伸缩振动（CH3as）,这三个峰的光谱特征和指认与文献一致。2 910 cm-1附近的负峰为CH2反对称伸缩（CH2as）,与文献比较,约有20 cm-1的偏移,且在2 850 cm-1附近还观察到一个负峰,归属为CH2对称伸缩（CH2ss）,分析认为与文献的差异可能是因为样品制备时间影响了OTS的分子排列结构。通过建立OTS虚部谱与CH3取向角的关系,发现CH3的三种振动模式的c轴与表面法线的夹角均小于90°,其H更多为向上取向且排列有序,表明相位测量相较于强度测量可以获得更丰富的表面信息。同时,讨论了待测样品和参考样品位置的非一致性对相位测量精度的影响。通过测量OTS在三个不同位置（12.1, 12.3和12.73 mm）的虚部谱,并与模拟相位误差的引入对虚部谱的影响对比,发现待测样品与参考样品测量位置间2.5μm的位移对应于1°的相位误差, 20°相位的偏移会导致零点位置移动约6 cm-1,从而引起振动峰位置和符号等的改变,导致对光谱的错误解析。为了获得界面分子稳定可靠的相位信息,需要严格控制两次样品测量位置一致。实验研究结果为提高和频振动光谱相位测量的精度与准确性提供了指导,为界面分子表面态的检测与分析、及微小信号的探测提供了有效手段。
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