СПЕКТРОСКОПИЯ НА ОТРАЖЕНИЕ - Химическа енциклопедия
ОТРАЗИТЕЛНА СПЕКТРОСКОПИЯ, клон на спектроскопията, който изучава моделите на отражение на електромагнит. радиация от разкл. ср. Лежи в основата на методите за изследване на спектрите на отражение.
Разграничаване на спектри вътр. и вътр. отражения. Първите от своя страна се разделят на спектри на огледално отражение, когато падащите и отразените лъчи лежат в една равнина с нормалата към отразяващата повърхност, а ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане, и спектри на дифузно отражение, когато отразените лъчи са разпръснати в различни посоки. Природата на външния отражението на радиацията се определя от съотношението между дължината на вълната l на падащото лъчение и размера на неравностите на отразяващата повърхност. При неравности, чиито размери са по-малки от l, се наблюдава огледално отражение, в други случаи - дифузно отражение (разсеяно лъчение). Практически отразената радиация има смесен характер; при специално избрани условия преобладава приносът на един или друг вид отражение. Огледално отражение се получава при използване на гладка равна повърхност, особено при изследване на кей. структури от слоеве, отложени върху дек. субстрати, при изследване на феномените на адхезия, адсорбция, електрокатализа, инхибиране на корозия, както и при определяне на опт. константа (напр. реални и имагинерни части от индекса на пречупване). В последния случай се измерва отражението. капацитет in-va R(v) = I 0 /I p , където I 0 и I p - интензитетът съответно на отразеното и падащото лъчение. за спектъра с вълново число l (v = 1/ l ). В този случай лъчът светлина трябва; да са успоредни и да падат върху плоска полирана повърхност на пробата. Ако ъгълът на падане е 0, тогава връзката между индекса на отражение и комплексния индекс на пречупване се определя от функцията на Френел:
където f (v) е фазовата разликаотразени и падащи лъчи; = n(v) - ik(v), i-въображаема единица, n(v)-обикновен индекс на пречупване, k(v)-t. Наречен скорост на усвояване. Когато това уравнение се умножи по комплексния конюгат, се получава израз за отражение. способности:
От дадените уравнения могат да се намерят изрази за n(v) и k(v).
Фазовата разлика f (v) директно от експеримента. данните не могат да бъдат определени. За да се изчисли, се изпълняват редица рогозки. трансформации.
Чрез задаване на стойностите на R, k, n и можете да определите диелектрика. проницаемост на анизотропни среди, ръбове в случай на променлива електромагн. полета е комплексна величина: и е свързана с комплексния индекс на пречупване чрез съотношението Тангенс на диелектричния ъгъл. загубите tg d са равни на отношението e : / e '. Т. обр., за да намерите всички тези оптични. константи, достатъчно е да се измерят спектрите на отражение и да се определи стойността на R(v); Всички изчисления се извършват с помощта на компютър.
Познаване на оптиката константи in-in, в спектрите на отражение е възможно да се разграничат изместването и изкривяването на формите на спектралните ленти и промяната в техния интензитет, причинени от неоптични. ефекти, но промени в структурата на отразяващата повърхност или химикал. р-ции. Така например, когато се изследва спектърът на отражение на филм от полиметилметакрилат, нанесен върху златен субстрат, лентата, съответстваща на вибрацията на разтягане на C=O, се оказва изместена във високочестотната област (с около 10 cm -1) и има асиметрична форма. Такива изкривявания се увеличават с увеличаване на дебелината на филма и намаляване на комплексния индекс на пречупване на материала на субстрата. Изкривяването на лентите също е силно повлияно от ъгъла на падане на радиацията и поляризацията на падащия лъч. За да се оценят изкривяванията в спектрите на отражение, реалната или въображаемата част от комплексния индекс на пречупване на субстрата вв зависимост от оптиката St-в последното. Чрез използването на поляризирано лъчение е възможно да се дефинират пространства. ориентацията на молекулите, които образуват филма върху отразяващия субстрат, и естеството на тяхното взаимодействие. с подложка. Необходимо е обаче първо внимателно да се обмисли ролята на оптиката ефекти в изкривяването на спектрите на отражение.
Спектрите, получени чрез огледално отражение, са суперпозиция на спектрите на отражение и пропускане. Обикновено най-добри резултати се получават при ъгъл на падане от прибл. 45° и за дебелини на покритие от прибл. 0,01 мм. При малки дебелини на филма (0,01 mm) и ъгъл на падане от 90° спектрите на отражение не могат да бъдат получени, т.к получената стояща вълна е електрическа. полето има възел на отразяващата повърхност и молекулите в островите не могат да си взаимодействат. с радиация. Количеството отразена енергия по време на падането на лъча може да бъде. много повече, и проникването на радиацията ще бъде по-дълбоко, т.е. ще бъде изследвана голяма дебелина на пробата.
Обикновено с вътр. отражение, падащият лъч прониква в пробата на дълбочина от 10–20 µm. С помощта на инфрачервени спектрофотометри на Фурие, m. слоеве с дебелина от 5 до 500 μm бяха изследвани с площ от тестовата проба до 1 mm 2 за време от 2 до 30 минути. В случай на металик общият интензитет на спектрите на отражение може да бъде увеличен чрез използване на радиация, поляризирана в равнина, успоредна на повърхността на метала.
Спектрите на дифузно отражение обикновено са с нисък интензитет, тъй като само много малка част от разсеяното (отразено) лъчение може да бъде събрана и насочена към спектрално устройство. Следователно в този случай е необходимо да се използват FT-IR спектрофотометри с висока осветеност и съотношение сигнал/шум (приблизително 10 5 ). Спектрите, получени чрез дифузно отражение, често се оказват подобни на спектрите на предаване. изследванипроби m. масивни твърди вещества, прахове (понякога съдържащи различни пълнители - KBr, KCl, CsI, прозрачни в изследваната спектрална област), влакнести (тъкани, филц) и клетъчни (например електроди с различни пълнители) материали, пяна, суспензии и аерозоли, разрядни междини с електронни възпламенители за анализ на възможно замърсяване и др. Преди изследването твърда проба обикновено се втрива върху шкурка на базата на фино смлян силициев карбид, чийто спектър или не се появява в спектъра на изследваната проба, или m. се изважда от получения спектър и се използва като спектър за сравнение. Спектрите на отражение по време на дифузно разсейване могат да се наблюдават от достатъчно малък брой in-va, например. от петна върху хроматографски плоча. Методът се използва и за определяне на диелектрика. Свети в проби.
Спектрите на вътрешно отражение се наблюдават, когато изследваната проба е в контакт с призма от оптически по-малко плътен материал; лъчението първо преминава през призмата и нейната граница с пробата под ъгъл, надвишаващ критичния (т.е. ъгълът на падане, при който спира пречупването на светлината в пробата), след което прониква в пробата (на дълбочина 1-2 микрона), където губи част от енергията си и се отразява. По този начин се получават спектри на неудовлетворено пълно вътрешно отражение (ATIR). Материалът, използван за призмите, е прозрачен при разлагане. области на спектъра материали; по-специално кварцови, цинкови и магнезиеви оксиди, сапфир, силиций, калциев флуорид, арсенов сулфид, германий, Ge 35 Se 50 As 15, арсенови и цинкови селениди, натриеви, калиеви и сребърни хлориди, калиеви и сребърни бромиди, кадмиев телурид, диамант.
Методът ATR е особено полезен за качества. анализ и се използва успешно за изследване на повърхността на твърди тела и течни проби-водни разтвори (до !25 µl), вискозни и адхезивни входящи, пасти, повърхностни покрития, pov-stey полимерни съединения, ламинати, влакнести и разпенени материали, разг. валежи и утайки и др. Качеството на получените ATR спектри силно зависи от контакта между кристалите. призма и образец. Поради мекотата или крехкостта на материалите на призмата, използвани в този метод, твърдите образци, които ще се изследват, трябва да имат гладка, равна повърхност и да не са прекалено твърди или грапави.
Спектрите на отражение се изследват, като правило, в оптичната (IR, UV и видима) област с помощта на спектрофотометри (виж Спектроротометрия), оборудвани със специално оборудване. устройства. При изследването на огледалното отражение обикновено се използва система от огледала, която отклонява радиационния лъч, насочва го към изследвания обект и връща отразеното лъчение обратно към спектралния уред. За наблюдение на ATR спектрите се използват същите приставки, но с тази разлика, че в този случай лъчението се насочва към призма, която е в контакт с изследваната проба. За изследване на спектрите на дифузно отражение, т.нар. кух фотометричен сфера, вътрешен повърхността на рояка е покрита с отразяващ материал, който не абсорбира в областта на изследвания спектър; предвидени са подходящи "прозорци" за влизане и излизане на радиация и поставяне на пробата в сферата.
С рефлексионна спектроскопия. метод за получаване на количества. оптичен характеристики в-в, за които по една или друга причина (поради много силна абсорбция, невъзможност за получаване на тънки слоеве и т.н.) не може да бъде. бяха получени спектри на предаване. Всички физически. телата, самите те не излъчват във видимата област на спектъра, могат да се наблюдават поради техния характерен спектър на отражение. Отражателната спектроскопия се използва за определяне на оптичния. постоянно влизане, за изследванетънки филми, по-специално оптични. пром-сти и микроелектроника.
Лит .: Landsberg G.S., Оптика, 5 изд., М., 1976; Пришивалко А.П., Отражение на светлината от поглъщащи среди, Минск, 1963 г.; Harrick N., Спектроскопия на вътрешно отражение, прев. от англ., М., 1970; Приложна инфрачервена спектроскопия, изд. Д. Кендъл, прев. от англ., М., 1970; Борн М., Волф Е., Основи на оптиката, прев. от английски, 2-ро изд., М., 1973; Раков А.В., Спектрофотометрия на тънкослойни полупроводникови структури, М., 1975.