PM-IRRAS

Anwendungen auf Metalloberflächen

• Submonolagen, Monolagen
• Ultradünne Schichten oder Coatings
• Biomoleküle
• Korrosionsprozesse
• Probenmessungen ohne Referenzmessung
• Wasserdampffreie Spektren

Methode

Die „Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie“ (IRRAS) ist eine bekannte Analysentechnik zur Charakterisierung von adsorbierten Substanzen und dünnen Schichten auf Metalloberflächen. Hierbei wird die Probe unter streifendem Einfall (ca. 80°) in Reflexionsgeometrie untersucht. Die Empfindlichkeit dieser Methode kann durch die Verwendung der Polarisations-Modulations(PM)-Technik signifikant gesteigert werden. Gerade die störenden atmosphärischen Absorptionen, verursacht durch Wasserdampf und CO₂, werden dadurch eliminiert.
Die PM-IRRAS-Technik macht sich die unterschiedliche Absorption von p- und s-polarisiertem Licht bei großen Einfallswinkeln zu Nutze. Insbesondere tritt im wichtigen Spezialfall von ultradünnen Schichten auf Metalloberflächen ausschließlich eine Wechselwirkung der Schicht mit p-polarisiertem, nicht aber mit s-polarisiertem Licht auf. PM-IRRAS steht für die hochfrequente Modulation zwischen s- und p-Polarisation, wodurch die simultane Messung zweier Signale ermöglicht wird: 1. das Differenzspektrum zwischen s- und p-polarisertem Licht und 2. das entsprechende Summenspektrum. Im PMA 50 wird diese simultane Datenaufnahme durch die Verwendung eines modernen 24Bit 2-Kanal ADC realisiert. Aus der beschriebenen 2-Kanal-Datenaufnahme ergibt sich ein weiterer, entscheidender Vorteil gegenüber der klassischen IRRAS-Methode: Die Notwendigkeit einer Referenzmessung entfällt! So gelingt es, sehr dünne Filme, adsorbierte Gasphasenmoleküle und organische (Sub-)Monolagen auf reflektierenden Oberflächen eingehend zu untersuchen.

Instrument

Das PMA 50 wurde speziell für die polarisations-modulierte IR-Spektroskopie entwickelt. Neben linear-dichroitischen Messmethoden, wie PM-IRRAS, bietet es auch die Möglichkeit, zikular-dichroitische Untersuchungen, wie z.B. VCD-Spektroskopie, durchzuführen. Die Polarisations-Modulation wird mit Hilfe eines integrierten photoelastischen Modulators (PEM) erzeugt. Alle optischen und elektronischen Komponenten sind speziell für die Polarisations-Modulation optimiert. Das PMA 50-Modul kann an die Bruker FT-IR-Spektrometer der INVENIO- und VERTEX-Serie adaptiert werden und bietet in dieser Kombination eine unerreichte Messempfindlichkeit und Flexibilität. Das Spektrometer selbst steht dabei nach wie vor für alle weiteren Applikationen zur Verfügung.
Im Gegensatz zur VCD-Konfiguration, in der die Probe durchstrahlt wird, wird im PM-IRRAS-Experiment das IR-Licht von einer metallischen Oberfläche reflektiert und dann detektiert. Die Linse-Detektor-Einheit ist verschiebbar auf einer bogenförmigen Stahlschiene montiert, woraus sich für den Anwender ein Höchstmaß an Flexibilität ergibt. So lassen sich mit wenigen Handgriffen Einfallswinkel (zur Flächennormalen) zwischen 70° (optional 32°) und 90° stufenlos einstellen. Weiterhin gewährleistet dieser Aufbau ein schnelles und einfaches Umschalten zwischen der PM-IRRAS-Konfiguration und der FT-VCD.