Optische Spektroskopie mit dispersiven Spektrometern
Grundlagen - Bausteine - Systeme - Anwendungen

Diese Seite ist die Zusammenfassung von Kapitel 1 des Buchs
"Applications of Dispersive Optical Spectroscopy Systems",
ISBN 9781628413724, beim SPIE-Verlag, Bellingham, WA, USA

Anwendungen – A3
Spezielle
Absorptionsanwendungen
AAS - CD - ORD - ST - PAS

Diese Seite enthält das Inhaltsverzeichnis, die Kurzzeichen und Symbole, Umrechnungen, sowie die Gleichungen und Formeln, die Details sind exclusiv im Buch.

A3.0 Einleitung

Diese Seite schließt an die Seite A1/A2 (Transmission - Absorption – Reflexion) an und setzt deren Inhalt als bekannt voraus.
Hier werden einige spezielle Absorptions-Messtechniken betrachtet.
Neben der Messung der molekularen Absorption gibt es auch die Möglichkeit
A3.1) die atomare Absorption zu messen, die Methode heißt Atom-Absorptions-Spektroskopie, AAS
A3.2.1) die Messung der dynamischen, polarisierten, zirkularen Absorptions-Vektoren, des zirkularen Dichroismus, CD
A3.2.2) die Messung der statischen, polarisierten, Rotations-Absorptions-Vektoren, der optischen Rotations-Dispersion, ORD
A3.3) die Absorptionsmessung an streuenden Proben, ST
A3.4) die Messung der Absorption über nicht-optische Parameter per photo(opto)-akustischer Spektroskopie, PAS (OAS).

A3.1. Atom-Absorptions-Spektroskopie - AAS
A3.1.1 Das Prinzip
A3.1.2 Nomenklatur
Leider unterscheidet sich die in der AAS übliche Benamung von der bei der Standard-Absorptions-Messung üblichen. Dort spricht man von Hintergrund, wenn man die Dunkelsignale des Systems meint, bei der AAS sagt man Hintergrund, wenn man den unspezifischen Absorptionshintergrund meint. In dieser Schrift werden folgende Namen verwandt:
Nullsignal (Zero Level, Dunkelsignal) N, für das Signal, das vom Gerät selbst erzeugt wird, wenn der Chopper kein Licht transmittiert;
Hintergrund (Background) BG, für das Absorptionssignal das die Atomlinie umgibt und das unspezifisch ist;
Mess-Signal (Measured Signal) e, die Messung mit der elementspezifischen Quelle, mit und ohne Probe im Strahl:
e1 und eo:
A3.1.3 Der prinzipielle Aufbau eines Atom-Absorptions-Spektrometers

Grafik A3.1_1 Prizip  eines AAS-Gerätes

Grafik A3.1-1, der prinzipielle Aufbau eines AA-Spektalphotometers.

T = [(e1 – BG) / (e0 – BG)], die hier auf die geltende Nomenklatur modifiziert wird:
T = [(e1 – N) / (e0 – N)]
Wie bei der "normalen" Absorptionsmessung gilt auch hier

die Extinktions-Gleichung F37
A = -log10 [(e0 – N) / (e1 – N)].
Bei kompensierter AAS gilt F37-AA: A = -log10 ([(e0 – N)-(BG – N)] / [(e1 – N)-(BG – N)]).
A3.1.4 Die Atomisierung
A3.1.5 Die mit AAS messbaren Elemente
A3.2 Polarisierte Transmission - CD und ORD
A3.2.1 Die Entstehung zirkular polarisierten Lichts mit wechselnder Drehrichtung

Grafik A3.2.1 zeigt die Entstehung der zirkularen Polarisation

Grafik A3.2-1 demonstriert das Verhalten polarisierten Lichts hinter einem photo-elastischen Modulator, PEM.
Hinweis: zu dem Thema zirkulare Polarisation gibt es eine empfehlenswerte, animierte Lehrseite von András Szilágyi: http://www.enzim.hu/~szia/emanim/emanim.htm. Sie ist in in ungarisch, deutsch und englisch wählbar und kam heruntergeladen werden.

A3.2.2 Aufbau und Funktion eines CD-Spektrometers mit ORD-Funktion .
Grafik A3-2-1 Prinzip des CD-Spektrometers

Grafik A3.2-2 CD-Aufbau
ORD: Das CD-Signal trägt verdeckt die Winkelinformation, also das ORD-Signal.
"Unpolarisierte Absorption": Die Aufnahme "normaler" Absorptionsspektren ist nur näherungsweise möglich, weil
MCD: Materialien mit chiralen Strukturen oder optisch aktiven Kristallanordnungen reagieren oft nicht nur auf polarisiertes Licht, sondern
Thermische Variation: Es ist, besonders bei biologischen Proben, offensichtlich, dass die CD-Effekte temperaturabhängig sind. Gerätetechnische Erwägungen:

A3.3 Spektrometer für streuende, transmittierende Proben - ST
A3.3.1 Absorptions-Spektralphotometer mit überdimensioniertem Empfänger.

Grafik 3.1.1 Prinzip des Photometers für streuende Proben

Grafik A3.3-1 Prinzip eines speziellen Spektralphotometers für streuende Proben.
A3.3.2
Absorptions Spektral-Photometer mit Faseroptische Lichtsammlung
Grafik A3.3-2 Faser-optisches SPM für streuende Proben

Grafik A3.3-2 Aufbau für kinetische und gestreute Transmission.
A3.3.2
Absorptions-Spektralphotometer mit Ulbricht´scher Integrationskugel
Grafik A3.3-3 Spektralphotometer mit Ulbricht-Kugel

 

A3.4 Photo-akustische Spektroskopie - PAS,
auch opto-akustische Spektroskopie - OAS genannt

A3.4.1 Das Prinzip
A3.4.2 Parameter, die das PAS-Signal beeinflussen
A3.4.3 Aufbau und Funktion eines PAS-Systems

Grafik A3.4-1 Aufbau eines PAS-Systems

Grafik A3.4-1 Photo-akustisches Spektrometer.

A3.4.4 Bevorzugte Anwendungen der PAS/OAS und Referenzbildung
 

Alle Urheberechte für  "spectra-magic.de" und  "Optische Spektroskopie mit dispersiven Spektrometern Grundlagen - Bausteine - Systeme - Anwendungen" liegen bei Wilfried Neumann, D-88171 Weiler-Simmerberg. Status: April 2012, komplett.