Design of surface forces apparatus for tribology studies combined with nonlinear optical spectroscopy

光学 材料科学 干涉测量 偏转(物理) 执行机构 激光器 摩擦学 线性 频率响应 天文干涉仪 校准 光路 声学 物理 复合材料 工程类 电气工程 量子力学
作者
Peter Frantz,František Wolf,Ximei Xiao,Y. Chen,Salvador Bosch,Miquel Salmerón
出处
期刊:Review of Scientific Instruments [American Institute of Physics]
卷期号:68 (6): 2499-2504 被引量:26
标识
DOI:10.1063/1.1148148
摘要

We describe the design, calibration, and performance of surface forces apparatus with the capability of illumination of the contact interface for spectroscopic investigation using optical techniques. The apparatus can be placed in the path of a Nd-YAG laser for studies of the linear response or the second harmonic and sum-frequency generation from a material confined between the two surfaces. In addition to the standard fringes of equal chromatic order technique, which we have digitized for accurate and fast analysis, the distance of separation can be measured with a fiber-optic interferometer during spectroscopic measurements (2 Å resolution and 10 ms response time). The sample approach is accomplished through application of a motor drive, piezoelectric actuator, or electromagnetic lever deflection for variable degrees of range, sensitivity, and response time. To demonstrate the operation of the instrument, the stepwise expulsion of discrete layers of octamethylcyclotetrasiloxane from the contact is shown. Lateral forces may also be studied by using piezoelectric bimorphs to induce and direct the motion of one surface.
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