入射面內(nèi)偏振的單色平面光波在密－疏媒質(zhì)的界面上全反射時，光疏媒質(zhì)中所形成的迅衰場(見衰減波)能量可以被耦合到金屬或半導(dǎo)體的表面上而使表面等離激元(SP)或表面極化激元共振激發(fā)。全反射的光強(qiáng)因而會發(fā)生劇邃衰減的現(xiàn)象。
利用光學(xué)中的迅衰場與SP相耦合衰減全反射方法是在1968年由A.奧托提出。奧托利用棱鏡的全反射以產(chǎn)生迅衰場，并且由于迅衰場具有沿棱鏡法線方向指數(shù)衰減的性質(zhì)，所以被研究的表面必須與棱鏡的全反射面相貼近到小于微米的空隙時才有可能使迅衰場的能量耦合到表面上。
1971年E.克雷奇曼把厚度約為500┱的金屬薄膜，直接蒸鍍到棱鏡的全反射面上,也同樣獲得了在金屬-真空（或其他媒質(zhì)）界面上對SP的耦合，這種安排被稱為克雷奇曼裝置由于SP的激勵是沿界面?zhèn)鬟f的，入射光的波矢沿界面的分量與SP的波矢相匹配時才能滿足共振激發(fā)的條件，這時候入射光的能量可以通過迅衰場而耦合到SP使之激勵,而反射率應(yīng)為100%的全反射光強(qiáng)因而受到了嚴(yán)重的衰減。匹配可以通過改變?nèi)肷浣腔蚋淖內(nèi)肷涔獾牟ㄩL來實(shí)現(xiàn)。反射率隨入射角或波長改變的曲線稱為衰減全反射譜。
SP的激發(fā)反映在atr衰減全反射附件中為一具有洛倫茲線型的共振吸收峰(見光的吸收)，峰的位置、半寬度及峰值與承受SP激發(fā)的媒質(zhì)的介電常數(shù)及膜層或空氣隙的厚度有密切的關(guān)系。由于SP只局限在界面的附近，所以ATR譜只反映出界面的特性而與媒質(zhì)的體內(nèi)因素?zé)o關(guān)。若是界面的狀態(tài)發(fā)生了變化，例如形成了過渡層，界面增加了粗糙度以及吸附了其他分子等等都會引起atr衰減全反射附件譜中的共振峰的位置、寬度及峰值的改變。
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