Kurzinfo

Eigenschaften und Stärken der Technik

(Quelle: Bruker)
  • Analyse der molekularen Struktur und Identifizierung organischer Verbindungen
  • Untersuchung von Festkörpern, filmischen Rückständen oder auch Flüssigkeiten
  • Identifizierung von Kontaminationen und Rückständen
  • Mittels Mikroskopie: Untersuchung von Partikelrückständen
  • Analyse unter Umgebungsbedingungen (kein Vakuum erforderlich)

Technische Daten

Nachweis von: Molekularen Gruppen
Nachweisgrenze: ca. 0,1 - 1 %
Informationstiefe: ca. 0,1 - 3 µm
Quantifizierung:
nur eingeschränkt (mit Standards)
Laterale Auflösung (IR-Mikroskopie): ca. 20-30 µm

Anwendungsbeispiele

Anwendungsbeispiele

  • Identifizierung von Kontaminationen auf Oberflächen
  • Untersuchung von Faserverunreinigungen
  • Materialbestimmung für organische Verbindungen
  • Analyse von (organischen) Einschlüssen in Lack- oder Schichtsystemen
  • Polymere: Untersuchung von Zersetzungsprozessen bzw. Vernetzungsprozessen

Details

Die Infrarotspektroskopie, kurz IR-Spektroskopie, ist ein physikalisches Analyseverfahren, welches mit infraroter Strahlung (Wellenlängen zwischen 800 nm bis 1 mm) arbeitet. Sie erlaubt die identifizierung molekularer Gruppen. Substanzen können durch einen Abgleich mit Datenbanken identifiziert werden.

Grundlagen

Die Infrarotspektroskopie gehört zu den Methoden der Molekülspektroskopie, die auf der Anregung von Energiezuständen in Molekülen beruhen. Aus spektroskopischer Sicht wird dabei zwischen dem

  • Nahen Infrarot (NIR, Wellenzahl 12500 - 4000 cm-1 )
  • Mittleren Infrarot (MIR, Wellenzahl; 4000 - 400 cm-1)
  • Fernen Infrarot (FIR, Wellenzahl: 400 - 10 cm-1)

unterschieden. In der Molekülspektroskopie kommt es zu einer Absorption bzw. Streuung des einstrahlenden Lichtes. Diese ist charakteristisch für bestimmte Molekülfragmente. Diese Fragemente absorbieren spezifische Anteile des eingestrahlten Lichtes und werden dadurch zu verschiedenen Molekülschwingungen angeregt. Die aufgenommenen Spektren zeigen dadurch für bestimmte Molekülbestandteile spezifische Absorptionsbanden, wodurch sich besonders organische Materialien identifizieren lassen.


IR-Spektroskopie-Techniken

1.) Transmission

Bei der Transmissionsmessung wird die zu untersuchende Probe durchstrahlt. Die dabei absorbierten Anteile der anregenden Infrarotstrahlung werden bestimmt und so eine Aussage zu den vorhandenen molekularen Gruppen bzw. der chemischen Zusammensetzung getroffen. Je nach Probenform (gasförmig, flüssig, fest) gibt es spezielle Messtechniken, die sich vor allem in der Art der Probenvorbereitung und der Messzelle / des Probenhalters unterscheidet.

2.) Abgeschwächte Totalreflexion (ATR)

Bei der ATR-Infrarotspektroskopie (ATR-IR) wird die Strahlung in einem Refelxionselement, ähnlich wie in einem Lichtwellenleiter, in Totalreflexion geführt. Dieses Reflexionselement wird dann in Kontakt mit der zu untersuchenden Substanz bzw. Oberfläche gebracht. Dadurch kann die Strahlung mit dem grenzflächennahen Materialanteil wechselwirken. Die dabei absorbierten Anteile des Spektrums können bestimmt werden. Durch den Abgleich mit Datenbanken können dann Informationen zur chemischen Zusammensetzung der oberflächennahen Bereiche gewonnen werden. Die Informationstiefe liegt bei diesem Verfahren (je nach physikalischen Eigenschften des Reflexionselementes und der Probe) im Bereich zwischen 0,5 und 3 µm.

3.) ATR-Mikroskopie / IR-Mikroskopie

Eine spezielle Form der ATR-IR ist die IR-Mikroskopie. Dabei wird ein ATR-IR-Spektrometer mit einem Mikroskop kombinert um lokale Infrarotspektroskopie-Messungen durchführen zu können. Die laterale Auflösung dieser Geräte liegt typischerweise im Bereich von 5 - 30µm. Damit können beispielsweise einzelne Partikel oder Fasern untersucht werden.