在ATR测量中,在棱镜和样品之间的接触位置,红外线穿透的深度是多少?

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以下因素决定了ATR测量的光穿透深度:(1)波数,(2)入射角,(3)折射率。根据这些因素,接触点处试样的渗透深度由下式可知。

方程

(1)波数
由上式可知,穿透深度在较低的波数(较长的波长)时增加。如下图所示,ATR谱低波数侧的峰值强度远远高于透射谱。

透射谱

透射谱

ATR光谱

ATR光谱

(2)入射角度
随着入射角的增加,侵彻深度减小。

(3)折射率
如果用不同折射率的棱镜测量同一样品,折射率最高的棱镜的穿透深度最低。光的穿透深度可以用上面的公式进行理论计算。

光穿透的理论计算深度

波数/厘米1 棱镜(折射率)
ZnSe或KRS-5 (2.4) 通用电气(4.0)
4000 0.5µm 0.17µm
3000 0.66µm 0.22µm
2000 1.01µm 0.33µm
1500 1.35µm 0.44µm
1000 2.01µm 0.66µm
400 5.03µm 1.66µm

理论计算采用45°入射角和一般有机化合物的样品折射率(n2 = 1.50)。因此,在测量多层膜时,根据选择的棱镜,获得的峰可能会不同。

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