聚合物经飞秒激光烧蚀产生的有机化合物的质谱分析

《Analytical Chemistry》：Mass Spectrometry of Organic Compounds Produced by Femtosecond Laser Ablation of Polymers

飞秒激光（Yb激光，120kHz）通过二次谐波（515nm）加工有机聚合物表面，结合第五（206nm）和第四（257nm）谐波作为电离源，质谱分析显示线性饱和聚合物（聚丙烯）和芳香聚合物（聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯）均产生高不饱和线性分子（多烯/多炔）。此现象与亚纳秒Nd:YAG激光（532nm）处理时主要产生芳香化合物的结果截然不同。

　　

飞秒激光烧蚀技术目前被用于加工各种金属和陶瓷材料。该技术也已应用于聚合物材料，用于在电路板上制作微小通孔以及制造精密医疗组件。在这项研究中，我们使用频率为120 kHz的飞秒镱（Yb）激光的二次谐波（515 nm）在常温常压下照射几种有机聚合物的表面，并通过质谱法监测从表面烧蚀出的化学物质。质谱分析使用了镱激光的第五次谐波（206 nm）和第四次谐波（257 nm）作为离子化源。结果表明，在线性饱和聚合物（如聚丙烯）以及芳香族聚合物（如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯）的质谱图中，检测到了含有大量双键和三键的高度不饱和线性分子（如多烯/多炔）。这些结果与使用亚纳秒Nd:YAG激光的二次谐波（532 nm）进行烧蚀时获得的数据形成了鲜明对比——后者即使在线性饱和聚合物中也能主要检测到芳香族化合物。