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IR-Gerätetechnik

Strahlungsquellen für die Infrarot-Spektroskpie

Jeder Körper sendet bei einer Temperatur über 0 Kelvin elektromagnetische Strahlung aus. Als Strahlungsquellen für die IR-Spektroskopie werden jedoch hauptsächlich solche thermischen Strahler eingesetzt, die mit dem Planckschen Strahler verglichen werden können. Ein Planckscher Strahler ist ein idealisierter Festkörper, der elektromagnetische Strahlung aller Wellenlängen vollständig absorbiert. Durch Temperaturanregung wird Strahlung ausgesendet, die dem Planckschen Strahlungsgesetz gehorcht.

Abb.1
Strahlungsleistungskurven für Planck'sche Strahler bei verschiedenen Temperaturen
Mit freundlicher Genehmigung der VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, entnommen aus Infrared and Raman Spectroscopy edited by B. Schrader (1995); S. 99, Abb. 3.3.-1

Aus obenstehenden Bild wird ersichtlich, dass die Intensität der Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge ein Maximum erreicht. Auf der niederwelligen Seite fällt die Intensität stark ab, während auf der längerwelligen Seite ein flacherer Kurvenverlauf zu beobachten ist. Das Intensitätsmaximum verschiebt sich mit der Temperatur gemäß dem Wien'schen Verschiebungsgesetz:

Je höher die Temperatur des schwarzen Körpers, um so kleiner ist die Wellenlänge des Maximums der Strahlungsleistungskurve.

Vertiefendes zum Wien'schen Verschiebungsgesetz

  • Teil 1
  • Teil 2
  • Teil 3

Da ein IR-Strahler keinen idealen Festkörper darstellt, ist die Intensität der Strahlung nicht so hoch wie beim Planck'schen (schwarzen) Strahler.

In der IR-Spektroskopie kommen verschiedene thermische Anregungsquellen zum Einsatz, je nachdem welcher Spektralbereich abgedeckt werden soll. Die gebräuchlichsten sind der Nernst-Stift, Globar, Chromnickellegierungen, Quecksilberhochdrucklampen und Wolframlampen. Seit einiger Zeit werden für die IR-Anregung auch Laser (z.B. CO2 -Laser) verwendet, die jedoch nur Messungen in einem begrenzten Spektralbereich erlauben.

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