ATR Infrapunane Spektroskoopia

1. ATR Infrapunane Spektroskoopia Attenuated Total ReflectanceVõimalus saada spektreid nii tavalistest kui ka probleemsetest proovidest

2. ATR Põhimõte • Valguse liikumine erineva optilise tihedusega keskkondade vahel n1 > n2 v1 < v2 2: Proov a2 1: ATR kristall a1

3. ATR Põhimõte • Sisepeegelduse kriitiline nurk: 2: Proov 90 1: ATR kristall akrit

4. ATR Põhimõte • Kui α1 > αkrit, siis toimub täielik sisepeegeldus • αkrit sõltub keskkondade murdumisnäitajatest, on seda väiksem, mida: • suurem on n1 • väiksem on n2 • Osa kiirgust läbibproovi • Proovi läbivat kiirguseosa nimetatakse“evanescentwave” 2: Proov 1: ATR kristall 

5. ATR, kiirguse sisenemissügavus • Kiiruse proovi sisenemise sügavus ühekordse põrke tagajärjel: • Proovi sisenemise sügavus on seda suurem, mida • väiksem on nurga  erinevus kriitilisest nurgast • väiksem on kristalli murdumisnäitaja • pikem on kiirguse lainepikkus

6. Efektiivne kihipaksus • Efektiivne kihipaksus: millise distantsi läbib kiirgus proovi keskkonnas • Ei ole sama, mis sisenemissügavus • Efektiivne kihipaksus sõltub: • Kristalli murdumisnäitajast n1 • Pealelangevast nurgast  • Põrgete arvust N • Proovi murdumisnäitajast • Kiirguse lainepikkusest • Neist esimesed kolm on moodsates seadmetes varieeritavad

7. Efektiivne kihipaksus • Konkreetne näide: ZnSe, n1 = 2.4, αkrit = 38.7 • n1 muutmiseks tuleb varieerida kristalli

8. Kristallimaterjalid

9. Kasutusalad • ATR on muutunud küllaltki standardseks proovi ettevalmistamisel • Enam vähem universaalne • Oluline: proovi ja kristalli kontakt peab olema võimalikult efektiivne • pole probleem vedelike, pastade,pehmete polümeeridega • võib olla suureks probleemikskõvade tahkistega • Siis vaja kõrget rõhku • Teemant omab eeliseid • Sellisel juhul on hea,kui pind on väike

10. IR Mikrospektroskoopia Spektrid väikestest proovidest, pinna väikestest osadest, IR “imaging”

11. IR Mikrospektroskoopia • Mis see on? • spektrite registreerimine väikestest proovidest • spektrite registreerimine proovide väikestest osadest • pildi saamine pinnast, sedasi, et kontrast tekib mõne IR spektraalomaduse põhjal • Tehnilised lahendused: • läbiv valgus • peegeldus • ATR • Seega – pole olemas ühtainsat IR mikrospektroskoopiat/mikroskoopiat, on palju erinevaid tehnikaid

12. Läbiv valgus • Proovid peavad olema lapikud ja õhukesed • Enamasti näeb see ette proovi ettevalmistust • Vahel on võimalus pressida proov objektiivi ja kondenseri vahele • Energia kaod on küllalt suured

13. Tagasipeegelduv valgus • Proovi töötlemist vähe vaja • Objektiiv nii kiirgab kui ka kogub kiirgust • Peegeldumisnähtuse füüsika on keerukas • esineb specular ja diffuse reflectance • nende vahekord sõltub pinna topograafiast • tekivad moonutused • neid saab tarkvaraliselt korrigeerida • Energia kaod on rängad

14. ATR • ATR objektiiv surutakse füüsiliselt vastu proovi • Proovi ettevalmistust eriti vaja pole • Samas kontakt peab olema hea • tuleb tugevalt vastu suruda • see toob kaasa proovi mõningase deformeerumise • Energia kaod küllalt suured

15. Täiendavad asjaolud • Signaal-müra suhe on probleemiks • vajalik intensiivseim võimalik allikas • tundlikuim võimalik detektor • Üldiselt MCT • IR kiirguse pika lainepikkuse tõttu kiirgus “paindub nurga taha” • väga kasulik on topelt apertuuur

16. Optika • Optika on nn Cassegrain tüüpi • Baseerub vaid peegeldustel – elimineerib sfäärilise aberratsiooni • Suur osa tänapäevaseid teleskoope töötab Cassegrain’i optika baasil • Casegrain’i objektiiv:

17. Mikro-ATR • “Vaese mehe” FT-IR Mikro-spektrokmetri lisaseade • Pinna läbimõõt, millelt toimubanalüüs: alla 250 μm • Kristalliks on teemant • Positsioneerimiseks on 50xmikroskoop • Saab uurida:purukesi, kiudusid, värvikihte

18. Universaalne FT-IR mikroskoop • Läbiv, peegelduv ja ATR • Visuaalne pilt • IR-pilt • Apertuur kuni 5x5 μm • MCT detektor • Allikat ja interferomeetritkasutab külgnevaFT-IR spektromeetri omi