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Tutorial MenueIR- und Raman-SpektroskopieLerneinheit 12 von 19

Reflexionsmethoden in der IR-Spektroskopie

Infrarot-Mikroskopie

Mit der Einführung der FTIR-Spektrometer wurde auch die Entwicklung der IR-Mikroskopie vorangetrieben. Mikroproben lassen sich exakt positionieren und ermöglichen einerseits die visuelle Betrachtung und andererseits die Aufnahme des IR-Spektrums des interessierenden über Blenden des Mikroskopes eingestellten Probenabschnittes. Dabei können Proben sowohl in Transmission als auch in Reflexion vermessen werden.

Abb.1
Aufbau eines IR-Mikroskopes

Für die Aufnahme von IR-Spektren muss eine reflektierende Optik wie die Cassegrain-Spiegelobjektive eingesetzt werden, da Glas- oder Quarzobjektive im IR-Bereich nicht transparent sind. Die Cassegrain-Spiegel können als Kondensor, Objektiv und als Linse zur Fokussierung der Strahlung auf den Detektor genutzt werden. Die von der Strahlungsquelle ausgehende IR-Strahlung wird über Spiegel auf den kleinen Spiegel des Cassegrain-Objektives (Kondensor) geleitet, von dort zum großen Spiegel reflektiert. Mit dem großen Spiegel wird die Strahlung auf die Probe fokussiert. Wird in Transmission gemessen, gelangt die Strahlung schließlich auf das zweite Cassegrain-Objektiv, welches die durch die Probe nicht absorbierte Strahlung zum Detektor leitet. Um den zu spektroskopierenden Probenbereich einzugrenzen und beugungsbedingte Fehler in den Spektren zu vermeiden, werden Aperturen vor dem Cassegrain-Kondensor und nach dem Cassegrain-Objektiv genutzt. Bei Reflexionsmessungen fungiert der Cassegrain-Kondensor auch als Objektiv. Zunächst passiert die von der Strahlungsquelle kommende IR-Strahlung den Cassegrain-Kondensor in der oben beschriebenen Weise. Beim Auftreffen der Strahlung auf die Probe findet Reflexion statt, die Strahlung wird wieder auf das obere Cassegrain-Objektiv reflektiert und über den oberen Spiegel zum Detektor geleitet.

Abb.2
Transmissionsmodus
Abb.3
Reflexionsmodus

Das theoretische Auflösungsvermögen liegt im mittleren IR zwischen 4 und 30 µm. Das räumliche Auflösungsvermögen in der Mikroskopie ist umso höher, je kürzer die verwendete Wellenlänge und je größer die numerische Apertur ( A = n σ , mit n... Brechzahl des Mediums zwischen Objektiv und Deckglas und σ ... halber Öffnungswinkel des Objektivs) ist. Das theoretische Auflösungsvermögen ist näherungsweise gleich dem Quotienten aus der Wellenlänge und der numerischen Apertur.

Anwendungen

Einige Beispiele zur Anwendung der IR-Mikroskopie:

  • Kriminaltechnik (z.B. Identifizierung von Rauschgiftkristallen)
  • Qualitätskontrolle in der Polymerindustrie (Untersuchung von Einschlüssen in Folien; Untersuchung einzelner Schichten von Verbundfolien)
  • Halbleiterindustrie (Identifizierung von Verunreinigungen auf Siliziumwafern)
  • biologische Proben
  • Materialprüfung
Abb.4
Animation zum IR-Mikroskop
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