Diffuse Reflexion

MidIR-Spektralbereich:

Gelingt es, die zu untersuchende Probe auf eine Partikelgröße von ca. 5 µm zu verreiben, eignet sie sich sehr gut für Messungen mittels Diffuser Reflexion. Nach dem Verreiben muß sie mit einer inerten und IR-inaktiven Substanz (z.B. KBr) auf ein Verhätnis von ca. 5% verdünnt werden, um spektrale Artefakte zu vermeiden. Auch bereits in Pulverform vorliegende Proben müssen verdünnt werden. Die Wahl des geeigneten Meßzusatzes hängt von der Partikelgröße ab: ist diese kleiner 10 µm, kann der Routine-Meßzusatz PIKE EasiDiff verwendet werden. Bei größeren Partikeln besteht die Gefahr, daß sich spektrale Artefakte aufgrund zunehmender Einflüsse der Spiegelreflexion bemerkbar machen. In solchen Fällen ist der Meßzusatz PIKE DiffusIR mit "gekippt" angeordnetem Kollektorspiegel die bessere Wahl.

Darüber hinaus lassen sich beim DiffusIR Meßzusatz zwei temperierbare Module einsetzen. Die Hochtemperaturversion deckt einen Temperaturbereich bis 1000 °C ab, sie kann z.B. mit einem Reaktionsgas im Durchfluß betrieben werden. Auch eine druckfeste Ausführung (Vakuum bis 10-6 mbar / Überdruck bis 100 bar) ist verfügbar. Die Tieftemperaturversion deckt unter Verwendung von flüssigem Stickstoff einen Temperaturbereich von -150 °C bis +500 °C ab.

NIR-Spektralbereich:

Hier kann die Pulverprobe ohne weitere Vorbereitung direkt auf die Vorlagenplatte der aufwärtsgerichteten DiffusIR gelegt oder, bei geringeren Mengen, mit dem Routine-Meßzusatz PIKE EasiDiff untersucht werden.

Integrationskugeln:

Integrationskugeln erfassen die gesamte Strahlung, die von einer Probe ausgeht. Dies kann in Diffuser Transmission oder in Diffuser Reflexion erfolgen. Integrationskugeln eignen sich deshalb auch zur Messung absoluter Reflexionen. Weitere Merkmale einer Integrationskugel sind die sehr hohe Reproduzierbarkeit der Messergebnisse (besonders bei inhomogenen Proben) sowie die Unempfindlichkeit gegenüber unterschiedlichen Polarisationszuständen.

Die PIKE Integrationskugeln sind sowohl für den mittleren IR- (MidIR-) als auch den NIR-Spektralbereich lieferbar. Beide Versionen sind innen vollständig vergoldet. Die NIR-Version hat einen Innendurchmesser von 2 Zoll (51 mm) und verfügt über einen eingebauten InGaAs-Detektor inklusive Vorverstärkerelektronik. Der nutzbare Spektralbereich reicht von 12.200 cm-1 bis 3.850 cm-1 (1000 nm – 2500 nm). Die Strahlgeometrie entspricht 0°/d, d.h. einem gerichteten, quasiparallelen Strahlungseinfall auf die Probe bei diffuser Lichtstreuung. Die Spektren werden nach dem Substitutionsprinzip aufgenommen.

Speziell für den mittleren IR-Spektralbereich gibt es eine "Überkopf-" Version, d.h. die Pulverprobe wird in einer Art Schublade von unten zugeführt. Diese MidIR-Version hat einen Innendurchmesser von 3 Zoll (76 mm) und verfügt über einen eigenen MCT-Detektor mit integrierter Vorverstärkerelektronik. Der maximal nutzbare Spektralbereich liegt zwischen 5.000 cm-1 und max. 500 cm-1. Die Strahlgeometrie entspricht 12°/d, d.h. einem nahe senkrechten Einfallswinkel auf die Probe bei diffuser Lichtstreuung. Die Spektren können entweder nach dem Substitutionsprinzip oder der Taylor- (Absolut-) Methode aufgenommen werden.

ATR

Die ATR-Technik bietet eine besonders einfache Möglichkeit, Pulverproben zu untersuchen. Sie eignet sich bestens für Routineanwendungen. Für qualitativ aussagekräftige Spektren sind dennoch ein paar Aspekte zu beachten:

Zunächst ist ein guter Kontakt zwischen ATR-Kristall und Pulverprobe nötig, was mit einer entsprechenden Andruckpresse gelöst wird. Desweiteren gilt, je feiner die Körnung, desto besser. Puderzucker bringt bessere Ergebnisse als kristalliner Zucker. Die Wahl sollte auf einen ATR-Meßzusatz mit einer internen Reflexion fallen, denn während bei kompakten Proben das Signal/Rausch-Verhältnis mit zunehmender Anzahl interner Reflexionen im Kristall wächst, kann es bei Pulverproben genau umgekehrt sein. Auch sollte die Oberfläche des ATR-Kristalls selbst nach intensiver Nutzung keine Abnutzung zeigen, um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten. Das wird mit einem ATR-Kristall aus Diamant erreicht, dem heutigen Standard der ATR-Technik. Zu den Diamant ATR-Meßzusätzen gehören IRIS, MIRacle und GladiATR.

Transmission

Für die Analyse von Substanzen, die sich gut und fein pulverisieren lassen oder bereits in pulvriger Form vorliegen, lassen sich KBr-Preßlinge anfertigen. Falls die Substanz während der Preßlingsfertigung droht, mit dem KBr in unerwünschter Weise zu reagieren, kann sie alternativ mit Nujol oder Fluorolube aufgeschlämmt werden. Diese Dispersion wird anschließend auf ein IR-Fenster mit geeignetem Distanzring aufgetragen, ein zweites Fenster wird bündig aufgelegt, alles zusammen auf eine 2 x 3 Zoll Halteplatte montiert und über den Standard-Küvettenhalter im Probenraum in den Strahlengang gebracht.

Die PIKE Nujol-Küvetten besitzen einen leicht aufsteckbaren Schnellverschluß, ihre Apertur kann wahlweise 25 mm oder 32 mm betragen. Zahlreiche Distanzscheibendicken und Fenstermaterialien stehen für eine optimale Anpassung an die jeweilige Aufgabe zur Auswahl.