Vibrační spektrometrie

1. Vibrační spektrometrie

2. Instrumentace

3. Infračervená spektroskopie Disperzní přístroje • Podobné UV/VIS, přístrojům • Rozklad záření prošlého vzorkem na jednotlivé vlnočty • Konstrukce • Zdroj záření • Vzorkový prostor • Disperzní prvek • Detektor

4. Infračervená spektroskopie Disperzní přístroje • Monochromátor • Mřížka • Hranol • Kombinace • Často dvoupaprsková konstrukce

5. Infračervená spektroskopie Disperzní přístroje • Nevýhody • Nízký energetický průchod záření • Čím kvalitnější monochromátor, tím větší ztráty • Značná časová zátěž měření • Nelze měřit vzorky silně absorbující • Nemožné použití odrazných metod

6. Infračervená spektroskopie Přístroje s Fourierovou transformací • Založeny na principu interferometru • Rekombinace záření • Nedochází k rozkladu záření • Nutný laser

7. Infračervená spektroskopie FTIR • Zdroje záření • Tuhé polovodičové zářiče • Proudové vyhřívání na vysokou teplotu • Detektory • Pyroelektrické články (deuterovaný triglycinsulfát, merkurokademnatý tellurid) • Golayův pneumatický detektor

8. Infračervená spektroskopie Interferometr • Michelsonův interferometr • Dělič paprsků • 2 zrcadla • Rekombinacezáření

9. Infračervená spektroskopie Fourierova tramsformace • Nutnost znát polohu zrcadla • He-Ne laser (632,8 nm)

10. Infračervená spektroskopie Výhody Malé energetické ztráty záření (Jacquinotova výhoda) • Měření silně absorbujících vzorků • Měření reflexními technikami • Kratší doba měření spektra Nevýhoda • Pouze jednopaprskové přístroje

11. Infračervená spektroskopie Měřící techniky • Výběr vhodného optického materiálu • Nesmí absorbovat záření v dané oblasti • V MIR nepoužitelné sklo • Nejčastěji halogenidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin • Často velká rozpustnost ve vodě • Výběr vhodného rozpouštědla • Nemohou být polární látky – samy absorbují • Nemohou být uhlovodíky • Halogenované deriváty, sirouhlík

12. Infračervená spektroskopie

13. Infračervená spektroskopie Metody na průchod (transmisní) • Paprsek prochází vzorkem a dopadá na detektor • Plynové kyvety

14. Infračervená spektroskopie Transmisní techniky • Kapalinové kyvety

15. Infračervená spektroskopie Transmisní techniky • KBr tableta • Nujolová suspenze

16. Infračervená spektroskopie Reflexní techniky (odrazné) • ATR • DRIFT • SR

17. Infračervená spektroskopie Reflexní techniky – ATR • Attenuated total reflectance, zeslabený totální odraz • Úplný vnitřní odraz po průchodu krystalem o velkém indexu lomu • Evanescentní vlna • Závislost hloubky průniku: • Vlnová délka • Indexy lomu • Úhel dopadu

18. Infračervená spektroskopie Reflexní techniky – ATR • Hloubka průniku – desetiny až jednotky µm • Těsný kontakt vzorku s krystalem • Měření • Kapalin, past, gelů • Polymerní vrstvy • Měkké práškovité vzorky

19. Infračervená spektroskopie Reflexní techniky - ATR

20. Infračervená spektroskopie Reflexní techniky – DRIFT • Diffuse reflectance, difúzní reflexe • Hlavně práškové vzorky • Zvláštní nástavec • Typy odraženého záření • Spekulární • Difúzně-spekulární • Dufúzní • Ředění vzorků neabsorbující látkou – prodloužení optické dráhy

21. Infračervená spektroskopie Reflexní techniky – DRIFT • Jemnost pomletí vzorku • Homogenita vzorku • Kubelka-Munkovy jednotky • Korekce difúzního spektra • Nehodí se pro kvantitativní aplikace

22. Infračervená spektroskopie Reflexní techniky – SR • Specular reflectance, zrcadlové odraz • Studium povrchových vrstev lesklých pevných vzorků a tenkých filmů • Úhly dopadu 30 – 80 ° • Kramers-Krönigova korekce spekter • Spekulárně-absorpční typ měření

23. Infračervená spektroskopie Reflexní techniky – SR

24. Ramanova spektroskopie Disperzní přístroje • Zdroj záření • Vzorkový prostor • Filtr • Monochromátor/polychromátor • Detektor

25. Ramanova spektroskopie Disperzní přístroje • Striktně monochromatické intenzivní budící záření • Lasery • Laditelné • S pevnou vlnovou délkou • Kontinuální • Pulsní

26. Ramanova spektroskopie Disperzní přístroje • Výběr laseru • Zajištění dostatečného odstupu signál/šum – více energetické záření • Potlačení fluorescence – méně energetické záření • Závisí na typu analyzovaných vzorků • Možnost poškození vzorku

27. Ramanova spektroskopie Lasery • Plynové i solid state • He-Ne • Iontový argonový • Iontový kryptonový • Nd-YAG (pulsní, neodymem dopovaný yttriohlinitý granát) • Barvivové lasery

28. Ramanova spektroskopie Vzorkový prostor • Optimální konstrukce pro maximální zisk rozptýleného záření • Různé úhly zachycování záření • 0° • 90° • 180°

29. Ramanova spektroskopie Filtr • Odstraňuje Rayleighovu linii • Notch filtry • Pouze úzká linie • Edge filtry • Celá oblast

30. Ramanova spektroskopie Disperzní přístroje – monochromátor • Problémem falešný rozptyl • Co nejkvalitnější • Dvojitá až trojitá holografická mřížka • Konkávní mřížka

31. Ramanova spektroskopie Disperzní přístroje – detektory • Viditelná oblast – nenáročné • Fotonásobiče • Jednokanálová detekce • Skenovací přístroje • Plošné polovodičové detektory (CCD) • Polychromátory • Vícekanálová detekce

32. Ramanova spektroskopie FT přístroje • Často nástavce pro FTIR • Budící záření v NIR oblasti • Nd-YAG laser • Většinou 90° uspořádání • Navíc He-Ne laser • NIR detektory

33. Ramanova spektroskopie

34. Ramanova spektroskopie Srovnání disperzních a FT přístrojů • Výběr závisí na požadované aplikaci • Disperzní jsou dražší • NIR laser pro FT má nižší intenzitu, ale nedochází k fluorescenci • Pokročilé metody vyžadují VIS oblast – disperzní přístroje

35. Ramanova spektroskopie Měřící techniky • Kapalné vzorky • skleněné/křemenné kyvely • Tyndalův efekt • Pevné látky • Skleněné kapiláry • Kovové kalíšky • KBr tablety • Držáky pro filmy ad. • Plyny – velmi obtížné

36. Vibrační spektroskopie Přístroje FTIR

37. Vibrační spektroskopie Přístroje Raman

38. Vibrační spektroskopie A co dál?

39. Pro dnešek vše 