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ATR-Infrarotspektroskopie (Totalreflexion) - evaneszente Welle als oberflächensensitive Sonde

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Licht dringt im Allgemeinen recht tief in ein Material ein und ist deshalb zur Oberflächen-Untersuchung nur bedingt geeignet. Eine Ausnahme ergibt sich bei der Totalreflexion. Nach dem Snelliusschen Brechungsgesetz gibt es einen Winkel, ab dem Totalreflexion eintritt, wenn das Licht sich vom dichteren Medium in ein weniger dichtes
Medium bewegt. Klassisch wird dieser Effekt so formuliert, dass das Licht überhaupt nicht mehr vom dichteren Medium in das weniger dichte Medium gelangen kann. Die Quantenmechanik korrigiert hier: Tatsächlich gibt es einen sehr dünnen Bereich der evaneszenten Welle, in dem das Licht doch in das optisch weniger dichte Medium eindringt. Diesen Effekt kann man nutzen, um im Bereich der evaneszenten Welle spektroskopische Messungen durchzuführen. Die damit untersuchte Schichtdicke kann man aus optischen
Parametern berechnen; sie beträgt nur einige Nanometer. Will man diese Methode der abgeschwächten Totalreflexion (ATR) auf eine Probe anwenden, so benötigt man ein Material, welches optisch dichter ist als die Probe, zum Beispiel einen Diamanten (sog. ATR-Kristall). Man presst die Probe auf diesen Diamanten, lässt dann Licht in Totalreflexion durch den Diamanten fallen, und nutzt die evaneszente Welle, um Informationen über die Oberfläche der Probe zu erhalten. Der Anpressdruck der Probe auf den ATR-Kristall ist eine wichtige Größe. Die Probe muss guten Kontakt zum Kristall haben,
sonst gelangt die evaneszente Welle nicht tief genug in die Probe. In diesem Beispiel wurde mit ATR-IR-Spektroskopie die Oberfläche
von Pkw-Reifen als Funktion der Zeit untersucht. In vielen Infrarot-Spektrometern kann man anstelle des klassischen Strahlengangs (z.B. mit Küvette) einen ATR-Kristall einbauen und haben so die Möglichkeit, sehr
einfach oberflächen-sensitive Messungen durchzuführen. Anstelle der früher üblichen dispersiv-arbeitenden Spektrometer, die eine Wellenlänge nach der anderen durch die
Probe schickten und analysierten, verwendet man heute Fourier-Transform-Spektrometer, Hier werden sämtliche Wellenlängen auf einmal
durch die Probe geschickt und anschließend durch ein mathematisches Verfahren (Fourier-Transformation) die Intensitäten der einzelnen Wellenlängen errechnet. (Zusammenfassung ATR) In der ATR-Spektroskopie nutzt man die Wechselwirkung der bei der Totalreflexion evaneszierenden Welle mit der Oberfläche der Probe. Die vermessene
Infrarotspektroskopie
Zellkern
Infrarotspektroskopie
ATR-Technik
Diamant
Infrarotspektroskopie
Küvette
Infrarotspektroskopie
Infrarotspektroskopie
Infrarot-Spektrum

Metadaten

Formale Metadaten

Titel ATR-Infrarotspektroskopie (Totalreflexion) - evaneszente Welle als oberflächensensitive Sonde
Serientitel Einführung in die Oberflächenanalytik
Teil 9
Anzahl der Teile 12
Autor Lauth, Günter Jakob
Mitwirkende Lauth, Anika (Medientechnik)
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, verändern und in unveränderter oder veränderter Form vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen.
DOI 10.5446/15750
Herausgeber Günter Jakob Lauth (SciFox)
Erscheinungsjahr 2013
Sprache Deutsch
Produktionsjahr 2013
Produktionsort Jülich

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Physik, Chemie

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