Befüllen von Küvetten mit geringer Schichtdicke

Festwegküvetten für die Infrarotspektroskopie mit einer Schichtdicke von wenigen Mikrometern bestehen aus zwei IR-transparenten Fenstern und einem Distanzring aus einem Amalgam. Der Distanzring bestimmt die Schichtdicke der Küvette. Fenster und Distanzring sind mit dem Amalgam als „Klebstoff“ miteinander verbunden und bilden eine feste Einheit. Der große Vorteil dieser Konstruktion ist, daß die Metalldichtung einerseits resistent gegen organische Lösemittel als auch IR-inaktiv ist. An ihrer Frontseite besitzen die Festwegküvetten zwei Luer-Lock Anschlüsse, über welche sie befüllt werden.

Kalibration:
Die tatsächliche Schichtdicke kann von der nominellen Schichtdicke herstellungsbedingt leicht abweichen und muß deshalb für quantitative Arbeiten kalibriert werden. Dazu mißt man das Spektrum der leeren Küvette gegen den leeren Probenraum. Aufgrund von Interferenzen, die durch den schmalen Zwischenraum in der Küvette (die Schichtdicke) hervorgerufen werden, zeigt das Spektrum sinusförmige Schwingungen, die der Basislinie überlagert sind. Solche Interferenzen haben ihre Ursache in den teilweise mehrfachen Reflexionen der Lichtwelle innerhalb der Schicht an den beiden Küvettenfenstern, die einen relativ hohen Brechungsindex aufweisen. Eine Interferenz entsteht immer dann, wenn die Weglänge, den die Lichtwelle innerhalb der Schicht zurücklegt, nahezu ein ganzzahliges Vielfache der eingesetzten Wellenlänge beträgt. Somit läßt sich aus der Lage der Maxima bzw. Minima sowie der eingeschlossenen Anzahl an Schwingungen leicht die Schichtdicke berechnen. Die Schichtdicke der Küvette sollte in regelmäßigen Abständen neu bestimmt werden, da manche Fenstermaterialien in Abhängigkeit des verwendeten Lösemittels eine gewisse Löslichkeit zeigen können.

Füllvorgang:
Zur Befüllung der Küvette verwendet man zwei Glasspritzen, die an die Luer-Lock Anschlüsse gesetzt werden. Die eine Spritze enthält die Probe, die andere Spritze ist leer (bei nicht aufgezogenem Kolben). Nun erzeugt man mit der leeren Spritze durch Herausziehen des Kolbens langsam ein Vakuum, wodurch die Probe aus der anderen Spritze automatisch nachfließt. Auf diese Weise wird ein zerstörerischer Überdruck vermieden, der durch die Verwendung einer einzelnen Spritze entstehen kann. Die Lebensdauer der Küvette wird deutlich verlängert. Bevor die beiden Spritzen nach dem Füllvorgang von der Küvette abgezogen werden, sollte man noch kurz den Druckausgleich abwarten. Je nach Viskosität der Probe kann dies auch mehrere Sekunden dauern.

Reinigung:
Die Reinigung der Küvette sollte auf gleiche Weise erfolgen wie der Füllvorgang, d.h. die Probe sollte über eine leere Spritze herausgesaugt werden und nicht herausgedrückt. Ebenso sollte die Reinigungsflüssigkeit stets durchgesaugt und nicht durchgedrückt werden. Legt man im letzten Reinigungsschritt zur Trocknung der Küvette ein Vakuum an, sollte man danach bis zum weiteren Einsatz etwas warten. Denn das Verdampfen der restlichen Flüssigkeitstropfen führt zu einer deutlichen Abkühlung der Küvette und damit zu einer meßbaren Schrumpfung der Schichtdicke.