主题:【原创】“连载热电尼高利《Advanced FT-IR Spectroscopy》”之中文翻译版

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6.2光测弹性调制器(PEM)
PEM是一种(在固定频率)调制或改变光束偏振方向的装置。红外光的偏振方向也可使用PEM结合硒化锌晶体进行调制。这种晶体能够周期性的承受压力和拉伸,从而产生双折射进而改变红外光的偏振方向。图6.1所示的是使用PEM-90TM操作频率为50千赫兹时机械压力下不同相位的红外光偏振方向。用于IRRAS和VLD的线性偏振调制器产生了双倍于机械压力的频率(100千赫兹),然而用于VCD的圆偏振调制器则产生的频率与机械压力一致。
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6.3双通道同步采样技术(SSTTM)
尼高力研究级傅丽叶变换红外光谱仪的SST模块配置有两个独立的电子匹配数字转换器。每个数字转换器带有一个软件控制的放大器和电子滤波器。两个转换器既可独立也可同时运作。这种双通道数字转换能力可以同时采集由两个不同的调制实验(基于偏振调制的IRRAS、VLD和VCD)所产生的信号。干涉仪产生的傅丽叶调制可以得到“静态”参比总和或背景光谱以及PEM偏振调制在不同偏振方向所产生的不同光谱。当然该技术也能同时采集双通道的光谱。图6.2所示的是用于普通偏振调制实验的PEM模块内的双道电子装置。通道A和B通过解调器分别解调综合和差别信号。
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从原理上来讲,一个偏振调制实验(IRRAS、VLD和VCD)使用一台光谱仪上的一个数字转换器可以连续的应用于两个独立的实验。然而,由于信号的吸光度通常非常弱,解调二色性信号差容易受到环境的即时变化(水蒸气和二氧化碳)或不同测定方法下光谱仪的变化影响。
lisq
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用于静态方法的偏振调制的主要优点是使用两个数字转换器实现了同时双通道数据采集。也就是在一个实验中静态背景和吸收差事实上实现了同时记录。由于双通道特点,在不同的信号经过同时采集的静态参比校正后,除了样品的吸光度差以外的任何光谱特点几乎完全得以抵偿。另外,双通道数据采集时间较之单通道光谱仪缩短一半。以下通过金基质上的亚单层C16H33SH的IRRAS实验来展示一下双通道的优点。本实验的实验装置为以光学台模块(TOMTM)为基础的PM-IRRAS。TOM模块初始为打开状态,在每次数据采集之前关闭。在数据采集的过程中,由于吹扫水蒸气和二氧化碳的含量会发生变化。如图6.3所示,双通道数据采集时,水蒸气和二氧化碳的吸收带已从PM-IRRAS光谱图中完全去除。然而,尽管所有的测定方法具有非常高的重复性,但使用单通道、顺序测定获得的光谱图上的水蒸气和二氧化碳峰肯定成倍于RM-IRRAS光谱图。
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我对斑竹的景仰犹如滔滔江水,敢问楼主贵姓 能否有空一起吃个饭
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6.4偏振调制反射吸收红外光谱(PM-IRRAS)
6.4.1概述
反射吸收红外光谱法(IRRAS)是一种研究反射基质表层薄膜的有效技术。由于光学反射层能够形成于不同类型的凝聚相(固体或液体)基质表面,本章将主要讨论金属(导电的)基质。当入射角在掠角范围内,金属基质表层薄膜的分子取向性可以通过吸收分子的s-和p-偏振光的选择性吸收来测定。
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6.4.2表面选择性规则
当一束光经由金属基质反射,可以通过入射角、偏振状态和光的波数来测定反射光束的相位变化。如图6.4所示,s-偏振光束(其电场矢量E的方向垂直于入射平面或平行于样品表面)的相位变化接近180°,与入射角和波数无关。因此入射电场矢量和s-偏振反射光束在表面几乎互相抵偿。由于红外吸光度与(μ·E)2成比例,此处的μ和E分别是样品的跃迁偶极矩和红外光的电场强度,被抵偿的表面E矢量(E≈0)表示金属基质表层的薄膜对于s-偏振红外光几乎没有吸收,并且与跃迁偶极的取向性无关。随着入射角从80°变化至90°,P-偏振光束(E方向平行于入射平面或垂直于样品表面)的相位从一个很小的角度急速变化至180°。当相位变化值在0~90°范围内,由于掠角入射通常能够覆盖绝大多数中红外波数范围,所以入射和反射光束通常产生一个平行于样品表面的有限的E。因此跃迁矩取向垂直于薄膜表面的分子会对p-偏振光束产生强烈的吸收。图6.4所示的便是表层选择规律。在该图中标出了吸收分子的偏振和跃迁偶极方向。而其中短线段则表示取向垂直于表面的表层分子对反射后的p-偏振光的吸收。
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6.4.3 PEM模块上的PM-IRRAS光学装置
用于PM-IRRAS的PEM是一种对在工厂中预安装和预准直的光学附件实现完整即插即用的模块化设计。对于金属、玻璃和绝缘体材料,PEM模块通常分别设置了83°、72°和67°的反射角,相应的检测器位置也作了对应的调整。如图6.5所示的装置便是PEM模块。从光谱仪发出的平行红外光经过两个平面镜反射后通过抛物面镜聚焦至样品表面。在聚焦镜和样品之间还有线栅偏振器(其偏振方向平行于p-偏振红外光)和光弹调制器(用于在p-和s-偏振方向间对红外光的电场矢量进行调制)。经偏振调制的红外光以一定角度(由基质决定)对样品表面进行照射。经样品表面反射后的红外光通过配有聚焦透镜检测器得以采集。注意如果将反射镜置于光弹调制器之后,就会使偏振光发生部分混乱,就等于向偏振调制实验(IRRAS、VLD和VCD)中人为的加入其他物体。因此一定要使用透镜来代替反射镜把光聚焦至检测器点上。
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