DE4407749A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Verwendung von Infrarottransmittierenden Materialien - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Verwendung von Infrarottransmittierenden MaterialienInfo
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Description
Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung zusammengesetzte
infrarottransmittierende Materialien (ITMs) die zum Aufnehmen
oder Kontaktieren einer Probe für spektroskopische Analysen
verwendet werden, und betrifft insbesondere zusammengesetzte
intern reflektierende Elemente (IRE′s), zusammengesetzte
Transmissionszellen und zusammengesetzte Emissionszellen für
spektroskopische Infrarotanalyse einer Probe.
Infrarotspektroskopie (und Radiometrie) wird als eine analy
tische Technik für die Analyse von Festkörpern, Flüssigkeiten
und Gasen eingesetzt. Im allgemeinen umfaßt eine infrarotab
sorptionsspektroskopische Analyse einer Probe eine Quelle in
fraroter (IR) Analysestrahlung, einen Detektor oder Analysa
tor, und eine optische transmittierende Einrichtung zum Lei
ten der analytischen Strahlung von der Quelle zu der Probe
(die Teile der Strahlen reflektiert und absorbiert), und zum
Leiten der reflektierten oder nichtabsorbierten Teile der
Strahlung von der Probe zu dem Detektor. Alternativ verwendet
die infrarot-emissionsspektroskopische Analyse die Probe
selbst als eine Quelle der analytischen Strahlung. Durch Ana
lysieren des zurückkehrenden oder emittierten Strahls der
Strahlungs mit diesen Techniken, und insbesondere der Absorp
tionsmuster des Strahls können verschiedenen Absorptions- (oder
Emissions)-Eigenschaften der Probe bestimmt werden.
Um eine infrarotspektroskopische Analyse durchzuführen, ist
es üblicherweise notwendig ITMs zu verwenden, um die Probe
aufzunehmen oder zu begrenzen (bei der Durchführung von
Transmissions- und/oder Emissionsexperimenten), oder um die
Probe zu kontaktieren (beim Durchführen von intern reflektie
renden spektroskopischen Experimenten). Da ein ITM typischer
weise in physikalischem Kontakt mit der Probe ist, beeinflus
sen die optischen Eigenschaften des ITMs die von dem Detektor
empfangene Stahlung. Wenn ein ITM Energie von spezifischen
Wellenlängenbereichen nicht transmittiert, so heißt es, daß
das ITM in diesem Bereich undurchsichtig ist. Wenn es einge
setzt wird, um eine Probe für die spektroskopische Analyse zu
enthalten, zu begrenzen oder zu kontaktieren, kann keine
spektroskopische Information über die Probe in dem undurch
lässigen spektralen Bereich erlangt werden. Um spektroskopi
sche Information beim Gebrauch eines ITMs zu erhalten, muß
das ITM genügende Strahlungsenergie in den spezifischen Wel
lenlängengebieten transmittieren, um es der Strahlungsenergie
der Quelle zu ermöglichen, die Probe zu erreichen und diese
Strahlungsenergie zu transmittieren (nach der Codierung mit
der Absorptionsinformation der Probe), so daß sie den Detek
tor erreicht.
Da viele ITMs in physikalischem Kontakt mit der Probe sind,
muß ein ITM chemisch inert gegenüber der Probe unter dem
Druck, der Temperatur und den Flußbedingungen sein, denen
sowohl die Probe und das ITM während der Analyse unterzogen
sind. Beispielsweise muß das ITM Abrieb, Kratzen, Korrosion
und mechanischer Spannung von der Probe während der Analyse
widerstehen. Zusätzlich sind die Oberflächeneigenschaften und
-qualitäten eines ITMs wichtig. Falls eine Probe mit einem
ITM wechselwirkt, kann die Probe nicht mehr akzeptierbare
Niederschläge oder dünne Filme auf der Oberfläche des ITMs
bilden.
Verschiedene ITMs haben verschiedene chemische und mechani
sche Eigenschaften. Typischerweise ist es notwendig, die che
mischen und mechanischen Eigenschaften des ITMs an diejenigen
der Probe oder Klasse von zu analysierenden Proben anzupas
sen. Es wird jedoch angenommen, daß es kein einziges Material
gibt, das all die wünschenswerten Eigenschaften für ein ITM
aufweist. Beispielsweise ist Zinkselenid (ZnSe) ein weit ver
breitetes ITM für interne Reflektionsspektroskopie (IRS). Es
hat relativ breite optische Transmissionseigenschaften
[20.000 bis 500 cm-1 (0,5 bis 20 µm)], hat einen wünschens
werten Brechungsindex für IRS [2.40 bei 1,100 cm-1] und ver
ursacht niedrige Kosten, wenn es in analytischen Laboratorien
mit einer großen Anzahl von routinemäßig verwendeten Lösungs
mitteln und Produkten verwendet wird. Zusätzlich hat es eine
akzeptable Lebensdauer, wenn es unter Anwendung der Standard
laborpraxis mit Vorsicht behandelt wird.
Ungünstigerweise ist ZnSe im Vergleich zu Materialien, wie
Laborgläsern, weich, wird leicht abgeschliffen, wenn es in
Kontakt mit härteren Materialien gelangt, und wird leicht ab
gebaut, wenn es den meisten Lösungsmitteln unter erhöhten
Temperaturen und Drucken, oder starken Säuren oder Laugen
ausgesetzt wird.
Ein anderes weit verbreitetes ITM ist KRS-5 (TlBr-TlI). Wie
derum zeigt dieses ITM sehr erwünschte optische Eigenschaf
ten, aber es ist sehr weich und wird leicht beschädigt oder
bei normaler Verwendung abgebaut.
Auf der anderen Seite ist Diamant ein Material mit sehr er
wünschten mechanischen Eigenschaften und chemischer Wider
standsfähigkeit. Allerdings ist Diamant relativ teuer und ist
nur in begrenzten Größen und Formen erhältlich (außer zu sehr
hohen Kosten).
Andere Materialien, die für ITMs verwendet werden, umfassen
unter anderem Amtir (Glas), arsen-modifiziertes Selenglas
(SeAs), Cadmiumsulfid (CdS), Cadmiumtellurid (CdTe), Cäsium
iodid (CsI), Diamant (C), Germanium (Ge), Indiumantimonid
(InSb), Silizium (Si), Saphir (Al2O3, Silberbromid (AgBr),
Silberchlorid (AgCl), Schwefel (S), Schwefelselengläser
(SxSey), Thalliumbromid (TlBr), Thalliumchlorid (TlCl), Zink
sulfid (ZnS), Zircondioxid (ZrO2, kubisch), Natriumchlorid
(NaCl), Kaliumbromid (KBr), und Kaliumchlorid (KCl). Jedoch
ist kein ITM bekannt mit all den Eigenschaften, die für einen
großen Einsatzbereich zu akzeptablen Kosten benötigt werden.
Kürzlich wurde von einem Erfolg (sowohl in technischen Zeit
schriften und kommerzieller Literatur) in dem Bereich von
diamantähnlichen Beschichtungen (DLCs) berichtet. Das Abla
gern einer DLC auf Materialien wie ZnSe oder ZnS wurde durch
geführt. Es wird jedoch angenommen, daß der gegenwärtige
Stand der Technik (soweit den Erfindern bekannt) nicht ge
eignet ist, kommerziell akzeptable, zusammengesetzte ITMs zu
schaffen, und insbesondere wird angenommen, daß die DLCs den
chemischen und mechanischen Attacken nicht widerstehen kön
nen, die normalerweise von ITMs verlangt werden, und die in
einigen Situationen anfällig gegenüber Kratzen oder Abtragen
sind. Diese Nachteile scheinen im wesentlichen auf den Unter
schieden in den mechanischen Eigenschaften der Wärmeausdeh
nungskoeffizienten von den beiden oder mehreren Materialien,
die in der Zusammensetzung verwendet werden, und auf den Un
zulänglichkeiten der Beschichtungen zu beruhen.
Über die Jahre wurden Versuche zur Entwicklung neuer zusam
mengesetzter ITMs unternommen, in denen chemische Dampfabla
gerung oder andere Verfahren eingesetzt werden, um zwei oder
mehr Materialien miteinander zu verbinden. Während jedoch an
genommen wird, daß ein gewisser Erfolg ist in der Entwicklung
von einigen zusammengesetzten ITMs erzielt worden, so ist zur
Zeit kein breit akzeptierbares zusammengesetztes ITM erhält
lich.
Daher gab es bis jetzt verschiedene Rückschläge beim Schaffen
eines ITMs, das gleichzeitig einen breiten (oder ausgewähl
ten) optischen Transmissionsbereich; chemische Widerstandsfä
higkeit gegenüber der Probe; geeignete mechanische Festig
keit; und akzeptierbare geringe Kosten für die Verwendung in
der spektroskopischen (oder radiometrischen) Analyse hat.
Die vorliegende Erfindung schafft neue und einzigartig zusam
mengesetzte infrarottransmittierende Materialien (ITMs, die
verwendet werden, um eine Probe für spektroskopische (oder
radiometrische) Analysen zu enthalten oder kontaktieren, und
insbesondere zusammengesetzte IREs, zusammengesetzte Trans
missionszellen und zusammengesetzte Emissionszellen. Die zu
sammengesetzten infrarottransmittierenden Materialien haben
einen breiten (oder ausgewählten) optischen Transmissionsbe
reich, chemische Widerstandsfähigkeit gegenüber der Probe,
geeignete mechanische Festigkeit und relativ geringe Kosten.
Die zusammengesetzten ITMs der vorliegenden Erfindung umfas
sen erste und zweite optisch transmittierende Materialien.
Beim Bilden der zusammengesetzten ITMs für die spektroskopi
sche Analyse, wird ein optischer Kontakt zwischen den ersten
und zweiten optisch transmittierenden Materialien geschaffen.
Durch das optische Kontakten der ersten und zweiten Materia
lien tritt ein minimaler Energieverlust über der Material
schnittstelle auf.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt
das zusammengesetzte ITM ein zusammengesetztes, intern re
flektierendes Element (IRE). Vorzugsweise ist der zusammenge
setzte IRE ein vielfach- oder einfach-zurückwerfendes IRE,
oder ein vielfach- oder einfach-zurückwerfendes, abge
schwächtes, total reflektierendes (ATR) Element. Das zusam
mengesetzte IRE umfaßt ein IRE, das ausgewählte optische
Transmissions- und Brechungs-Index-Gesamteigenschaften auf
weist, die eine hindurchgehende infrarote Stahlungstransmis
sion über die ausgewählten optischen Transmissionsbereiche
ermöglicht. Das IRE hat weiterhin akzeptable geringe Kosten.
Jedoch ist das IRE von einem Typ, der normalerweise chemische
oder mechanische Abnutzung aufweist, wenn er in Kontakt mit
der Probe während der spektroskopischen (oder radiometri
schen) Analyse kommt.
Das zweite optisch transmittierende Material für das zusam
mengesetzte IRE ist so beschaffen zwischen dem IRE und der
Probe angeordnet zu sein, um zu verhindern, daß die Probe das
erste Material während der spektroskopischen oder radiometri
schen Analyse kontaktiert. Das zweite optisch transmittie
rende Material: i) ist im wesentlichen chemisch resistent ge
genüber der Probe, ii) hat mechanische Eigenschaften, die
eine signifikante physikalische Abnutzung des zweiten Materi
als verhindern, wenn die Probe das zweite Material während
der spektroskopischen oder radiometrischen Analyse kontak
tiert, und iii) hat ausgewählte optische Transmissions- und
Brechungsindexeigenschaften, die eine optische Transmission
von dem ersten Material zu dem zweiten Material, oder von dem
zweiten Material zu dem ersten Material ohne einen wesentli
chen Transmissions- oder Reflektionsverlust erlauben. Vor
zugsweise ist das zweite optisch transmittierende Material
ein Wafer oder eine dünne Platte, die in optischem Kontakt
mit dem IRE ist.
Gemäß den anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfin
dung umfaßt das zusammengesetzte ITM eine zusammengesetzte
Emissionszelle oder eine zusammengesetzte Transmissionszelle.
Die zusammengesetzte Emissionszelle und die zusammengesetzte
Transmissionszelle weisen ebenfalls ein IR-transmittierendes
Material mit ausgewählten optischen Transmissions- und Bre
chungsindex-Gesamteigenschaften auf, die eine hindurchgehende
infrarote Strahlungstransmission über ausgewählte optische
Transmissionsbereiche erlauben. Das IR-transmittierende Mate
rial der zusammengesetzten Transmissions- und Emissionszellen
weist ebenfalls relativ geringe Kosten auf. Allerdings ist
das Transmissionsmaterial ebenfalls von einem Typ, der norma
lerweise chemische oder mechanische Abnutzungen zeigt, wenn
er in Kontakt mit der Probe während der spektroskopischen
(oder radiometrischen) Analyse ist.
Gemäß dieser Ausführungsformen ist das zweite optisch trans
mittierende Material für die zusammengesetzte Transmissions
zelle und die zusammengesetzte Emissionszelle ebenfalls dazu
ausgelegt zwischen dem IR-transmittierenden Material und der
Probe angeordnet zu werden, um die Probe am Kontaktieren des
IR-transmittierenden Materials während der spektroskopischen
oder radiometrischen Analyse zu hindern. Das zweite optisch
transmittierende Material: i) ist im wesentlichen chemisch
resistent gegenüber der Probe, ii) hat mechanische Eigen
schaften, die eine signifikante physikalische Abnutzung des
zweiten Materials verhindern, wenn die Probe das zweite Mate
rial während der spektroskopischen oder radiometrischen Ana
lyse kontaktiert, und iii) hat ausgewählte optische Transmis
sions- und Brechungsindex-Eigenschaften, die die optische
Transmission von dem IR-transmittierenden Material zu dem
zweiten Material oder von dem zweiten Material zu dem IR-
transmittierenden Material ohne einen wesentlichen Transmis
sions- oder Reflektionsverlust ermöglichen. Vorzugsweise ist
das zweite optisch transmittierende Material ein Wafer oder
dünne Platte, die in optischem Kontakt mit dem IR-transmit
tierenden Material angeordnet ist.
Das zusammengesetzte ITM von irgendeiner der obenbeschriebe
nen Ausführungsformen kann in ein spektroskopisches oder ra
diometrisches Instrument eingesetzt werden. Das Instrument
besitzt eine Quelle analytischer Strahlung, die durch das zu
sammengesetzte ITM auf die Probe gerichtet ist. Das Instru
ment weist ferner einen Detektor oder Analysator auf, der die
analytische Strahlung von der Probe zu Bestimmung der Absorp
tionseigenschaften der Probe empfängt. Alternativ, für Emis
sionsexperimente, empfängt der Detektor oder Analysator die
Strahlung direkt von der Probe.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zu
sammengesetztes ITM zu schaffen, das einen breiten (oder aus
gewählten) optischen Transmissionsbereich, chemische Wider
standsfähigkeit gegenüber der Probe, geeignete mechanische
Festigkeit und relativ geringe Kosten aufweist.
Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden sich aus
der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Aus
führungsform, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden
Zeichnungen weiter ergeben.
Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines beispielhaften Typs eines
gemäß der vorliegenden Erfindung gebildeten, mehrfach reflek
tierenden zusammengesetzten internen Elements, das ein IR-
transmittierendes Wafer oder dünne Platte im Kontakt mit ei
ner Probe zeigt;
Fig. 2 ist ähnlich der Fig. 1, zeigt allerdings einen anderen
beispielhaften Typ eines mehrfach reflektierenden zusammenge
setzten IREs, gebildet gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein beispielhafter Typ einer gemäß der vorliegen
den Erfindung gebildeten, zusammengesetzten Emissionszelle,
die eine IR-transmittierende dünne Platte oder Wafer in Kon
takt mit der Probe zeigt; und
Fig. 4 ist ein beispielhafter Typ einer gemäß der vorliegen
den Erfindung gebildeten, zusammengesetzten Transmissions
zelle, die eine IR-transmittierende dünne Patte oder Wafer in
Kontakt mit der Probe zeigt.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen und beginnend mit der Fig.
1, wird ein Typ von zusammengesetztem infrarottransmittieren
dem Material (ITM) allgemein durch 10 angezeigt. Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das zusam
mengesetzte ITM ein zusammengesetztes intern reflektierendes
Element (IRE). Das zusammengesetzte IRE umfaßt ein IRE, im
allgemeinen mit 11 bezeichnet, und ein IR-transmittierendes
Wafer oder Platte 12 (im folgenden nur als "Wafer" bezeich
net). Wie hier genauer beschrieben wird, schützt das Wafer
das IRE vor chemischer und mechanischer Abnutzung. Als sol
ches kann das zusammengesetzte ITM aus Materialien gebildet
werden, die relativ geringere Kosten haben, wodurch die Ge
samtkosten des spektroskopischen oder radiometrischen Instru
ments verringert werden.
Das IRE 11 hat vorzugsweise eine untere Oberfläche 13; eine
obere Oberfläche 14; und erste und zweite abgeschrägte Kanten
15, 17. Die unteren und oberen Oberflächen 13, 14 des IRE
können optisch flach sein, oder können eine andere Geometrie,
beispielsweise sphärisch, asphärisch oder zylindrisch, haben.
Das in Fig. 1 dargestellte IRE 11 wird im allgemeinen als ein
multireflektierendes, abgeschwächtes, total reflektierendes
(ATR)-Element bezeichnet. Solch ein IRE ist im Detail in Mes
serschmidt, U.S.-Patent Nr. 4,730,882 beschrieben. Ein ähnli
ches IRE mit einer zylindrischen Form ist in Sting, U.S.-
Patent Nr. 4,595,833 offenbart. Beide in diesen Referenzen
offenbarte IR-Geometrien sind für die vorliegende Erfindung
geeignet. Beide dieser Referenzen offenbaren ebenfalls andere
Komponenten spektroskopischer Instrumente, mit denen die IREs
zusammen verwendet werden.
Das zusammengesetzte IRE kann aus irgendeinem der optisch
transmittierenden Materialien gebildet werden, die für IREs
bekannt sind. Beispielsweise kann das IRE unter anderem aus
Amtir (Glas), arsenmodifiziertes Selenglas (SeAs), Cadmium
sulfid (CdS), Cadmiumtellurid (CdTe), Cäsiumiodid (CsI), Ger
manium (Ge), Indiumantimonid (InSb), KRS-5 (TlBr-TlI),
Silizium (Si), Silberbromid (AgBr), Silberchlorid (AgCl),
Schwefel (S), Schwefel-Selengläser (SxSey), Thalliumbromid
(TlBr), Thalliumchlorid (TlCl), Zinkselenid (ZnSe), Zinksul
fid (ZnS) und Zirkondioxid (ZrO2, kubisch), gebildet werden.
Wie hier genauer beschrieben wird, ist die vorliegende Erfin
dung jedoch nicht auf irgendeine spezielle IRE-Geometrie oder
Material begrenzt, sondern vielmehr auf den gesamten Bereich
von bekannten IRE-Geometrien und Materialien für spektrosko
pische und radiometrische Analyse anwendbar. Tatsächlich, wie
hier beschrieben werden wird, ist die vorliegende Erfindung
ebenfalls auf andere Typen von Infrarottransmissionsmateria
lien für Probenkontaktierung oder Probeneinschluß, beispiels
weise Emissionszellen und Transmissionszellen, oder auf ir
gendeinen anderen Typ von ITM, der für analytische Zwecke
verwendet wird, anwendbar.
In jedem Falle haben die obenbeschriebenen Materialien breite
oder ausgewählte optische Transmissionseigenschaften und ge
eignete Brechungsindexeigenschaften, die die Materialien für
spektroskopische oder radiometrische Analyse wünschenswert
machen, d. h. der Pegel der IR-Transmission durch diese Mate
rialien ist für genaue spektroskopische oder radiometrische
Analyse geeignet. Jedoch haben diese Materialien ohne Aus
nahme eine relativ schlechte chemische und mechanische Wider
standsfähigkeit gegenüber einigen Probematerialien.
Um Abnutzung (sowohl mechanische als auch chemische) des IRE
zu verhindern, wenn es in Kontakt mit der Probe während der
spektroskopischen oder radiometrischen Analyse ist, ist das
Wafer 12 zwischen der Probe und dem IRE angeordnet und bildet
dazwischen eine physikalische Barriere. Das Wafer 12 verhin
dert den Kontakt der Probe mit dem IRE 11, und verhindert so
die mechanische und chemische Abnutzung des IREs. Wie hier
genauer diskutiert werden wird, kann daher ein weniger
teueres Material für das IRE verwendet werden mit wenig oder
keiner Verringerung der optischen Transmissionseigenschaften,
das so die Gesamtkosten des spektroskopischen oder radiome
trischen Systems verringert.
Das Wafer 12 bedeckt typischerweise das gesamte exponierte
Oberflächengebiet des IREs 11; es ist jedoch möglich, daß das
Wafer nur soviel des oberen Oberflächengebiets des IREs be
deckt, das potentiell in physikalischem Kontakt mit der Probe
kommen wird, was typischerweise ein wenig geringer als die
gesamte obere Oberfläche des IREs ist. Daher wirkt, wenn die
Probe in Kontakt mit dem zusammengesetzten IRE eingeführt
wird, das Wafer 12 als eine physikalische Barriere zwischen
der Probe und dem IRE 11.
Das Wafer 12 für das zusammengesetzte IRE hat vorzugsweise
eine obere Oberfläche 19 und eine untere Oberfläche 20. Die
oberen und unteren Oberflächen 19, 20 können optisch flach
sein, oder eine (oder beide) dieser Oberflächen kann abhängig
von der Geometrie des darunterliegenden IREs gekrümmt sein
(beispielsweise konkav). Die untere Oberfläche 20 des Wafers
12 ist gegenüberliegend zu der oberen Oberfläche 14 des IREs
11 angeordnet. Genauer ist das Wafer so nahe wie möglich an
das IRE angeordnet, so daß "eine optische Kopplung" zwischen
dem Wafer und dem IRE auftritt (d. h. die optische Transmis
sion tritt durch die Schnittstelle zwischen den zwei Materia
lien hindurch mit minimaler Reflektivität oder Transmissions
verlusten auf). Vorzugsweise ist das Wafer weniger als zwei
Microns von dem IRE weg angeordnet; jedoch kann die Entfer
nung in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Strahlungs
strahls und der akzeptablen Transmissions-
/Reflektionsverluste während der Analyse variiert werden, wie
es dem Fachmann geläufig ist.
Eine derartige optische Kopplung kann durch einen mechani
schen Kontakt von optisch "richtigen" Oberflächen oder durch
eine Kopplung mit einem optisch kompatiblen Fluid oder Gel
bewirkt werden. Im folgenden wird eine "optisch richtige"
Oberfläche als eine solche definiert, die eine Form hat, die
nicht mehr als 1 Micron von einer theoretisch richtigen Form
abweicht (d. h. flach, sphärisch oder asphärisch).
Ferner kann eine dünne, fluidartige oder gelartige Schicht 21
von optisch transmittierendem Material zwischen dem IRE 11
und dem Wafer 12 angeordnet werden. Diese Schicht 21 kann das
optische Koppeln des Wafers 12 an das IRE 11 vereinfachen und
kann optische Transmissions- und Brechungsindexeigenschaften
haben, so daß es minimale optische Transmissions- und Reflek
tionsverluste zwischen dem IRE und dem Wafer gibt. Im allge
meinen kompensiert die Verwendung einer dritten optisch
transmittierenden Schicht zwischen dem IRE und dem Wafer jeg
liche Oberflächenunregelmäßigkeiten des IREs und des Wafers
und ermöglicht es die Oberflächentoleranzen ein wenig herab
zusetzten. Bevorzugte Materialien für diese Zwischenschicht
umfassen KRS-5, Thalliumbromid, Cäsiumiodid, Schwefel, Selen,
Thalliumiodid, Silberchlorid und Silberbromid.
Das optische Koppeln des Wafers an das IRE in der obenbe
schriebenen Weise erlaubt es dem Wafer bezüglich des darun
terliegenden IREs zu "floaten" oder "gleiten", und ermöglicht
daher die Ausdehnung, mechanische Belastung, Schock etc. des
zusammengesetzten IREs während der spektroskopischen oder ra
diometrischen Analyse der Probe ohne die Zerstörung des Wa
fers oder des unterliegenden IREs.
Das Wafer 12 wird vorzugsweise aus einem Material gebildet
(d. h. geschliffen und hochpoliert), das Transmissions- und
Brechungsindex-Eigenschaften hat, die kompatibel (d. h. ähn
lich) zu den optischen Transmissions- und Brechungsindexei
genschaften des unterliegenden IREs sind. Wenn das Wafer und
das IRE optisch gekoppelt sind (mit oder ohne eine Zwischen
schicht), treten minimale Transmissions- oder Reflektionsver
luste über der Materialschnittstelle auf. Im allgemeinen
wächst die Reflektivität der Schnittstelle mit dem Quadrat
der Unterschiede der Brechungsindices, dividiert durch die
Summe der Brechungsindices in den nichtabsorbierenden spek
tralen Bereichen (R = ((n1-n2)/(n1+n2))2). Die Wahl des Wa
fers und des IRE-Materials kann von dem Fachmann einfach
festgelegt werden, der die geeigneten Brechungsindex- und op
tischen Transmissionseigenschaften der Materialien kennt.
Mehr noch, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung
wird das Wafer ebenfalls aus einem Material gebildet, das im
wesentlichen chemisch und mechanisch resistent gegenüber der
Probe ist. Beispielsweise, falls die Probe Wasser ist, wird
das Wasser aus einem Material gebildet, das chemisch und me
chanisch resistent (d. h. inert) gegenüber Wasser ist. Derar
tige für das Wafer 12 geeignete Materialien umfassen unter
anderem: Amtir (Glas), arsenmodifiziertes Selenglas (SeAs),
Bariumtitanit (BaTiO3), Cadmiumsulfid (CdS), Cadmiumtellurid
(CdTe), Diamant (C), Germanium (Ge), Indiumantimonid (InSb),
Saphir (Al2O3), Silizium (Si), Silberbromid (AgBr), Silber
chlorid (AgCl), Strontiumtitanat (SArTiO3), Schwefel (S),
Thalliumbromid (TlBr), Thalliumchlorid (TlCl), Titandioxid
(TiO2), Zinkselenid (Znse), Zinsulfid (ZnS) und Zirkondioxid
(ZrO2, kubisch). Jedoch, wie es dem Fachmann bekannt ist,
sind andere Materialien als die oben beschriebenen für das
Wafer geeignet, solange wie das Wafermaterial die obenerwähn
ten optischen Transmissions-, Brechungsindex- und chemische
und physikalische Eigenschaften hat.
Die Dicke des Wafers 12 wird in Abhängigkeit von den für das
Wafer verwendeten Materialien und die speziell zu analysie
rende Probe variieren. Im allgemeinen sollte jedoch das Wafer
dick genug sein, um einen genügenden chemischen und mechani
schen Widerstand aufzuweisen, wenn es im Kontakt mit der
Probe ist, beispielsweise um resistent gegenüber Abtragungen,
Druck, Temperaturschwankungen und Brüchen zu sein. Anderer
seits sollte das Wafer 12 dünn genug sein, um die Absorption
und Kosten zu minimieren. Im allgemeinen hängt die Absorption
ab von der Absorptionsfähigkeit des Materials (bei einer aus
gewählten Wellenlänge), multipliziert mit der Dicke des Mate
rials und multipliziert mit der Konzentration des Materials.
Daher wird durch Minimierung der Dicke des Wafers die Absorp
tion des Wafermaterials ebenfalls minimiert werden.
Im Licht der obigen Faktoren wurde festgestellt, daß das Wa
fer im allgemeinen eine Dicke von zwischen ungefähr 100
Microns und 1 mm für die meisten der oben identifizierten Wa
fermaterialien haben sollte. Für gewisse Hochdruckanwendungen
kann jedoch 2 oder 3 mm Wafermaterial benötigt werden.
Beispielsweise kann für ein IRE, gebildet aus Cäsiumiodid,
ein Wafer verwendet werden, das aus Saphir gebildet ist, um
spektroskopisch Wasser zu analysieren. Ein derartiges Wafer
sollte vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 100 Microns ha
ben, um chemische und mechanische Abnutzung des zusammenge
setzten IREs zu verhindern. Für den Fachmann sollte es klar
sein, daß, während das IRE dieses Beispiels (Cäsiumiodid)
chemisch in Wasser lösbar ist und daher einer Abnutzung wäh
rend der spektroskopischen oder radiometrischen Analyse un
terworfen ist, das schützende Wafer aus einem Material
(Saphir) gebildet wird, das chemisch (und mechanisch) re
sistent gegenüber Wasser ist. Daher ist nur ein dünnes Wafer
notwendig, um eine genügende chemische und mechanische Wider
standsfähigkeit für das zusammengesetzte IRE zu schaffen. Das
aus Cäsiumiodid mit einem dünnen Saphirwafer gebildete zusam
mengesetzte IRE ist relativ weniger teuer als wenn das ge
samte IRE aus Saphir gebildet werden würde. Daher werden die
Gesamtkosten des zusammengesetzten IREs und daher die des
spektroskopischen oder radiometrischen Instruments reduziert.
Das hier beschriebene zusammengesetzte Wafer ist ausgelegt,
um in Spektrophotometern oder Radiometern verwendet zu wer
den, die dem Fachmann bekannt sind. Beispielsweise kann für
Absorptionsexperimente die zusammengesetzte IRE-Struktur mit
einem Spiegelpaar 22, 23 verwendet werden, um die Strahlungs
energie (IR) von einer analytischen IR-Strahlungsquelle
(allgemein angezeigt durch 26) zu einem Detektor oder Analy
sator (allgemein angezeigt durch 28) zu leiten. Alternativ
oder zusätzlich kann ein Paar von Lichtleitern (nicht darge
stellt) verwendet werden, um optisch das zusammengesetzte IRE
mit dem Probeneinschluß eines infraroten Spektrometers zu
verbinden, wie es in Messerschmidt, U.S.-Patent Nr. 4,730,882
beschrieben wird. Wie im vorangegangenen erwähnt, ist ein
weiteres Spektrometer in Sting, U.S.-Patent Nr. 4,595,833 be
schrieben, das für die vorliegende Erfindung geeignet ist.
In jedem Fall wird in dem zusammengesetzten IRE der ersten
Ausführungsform die Strahlungsenergie vom Spiegel 22 wegre
flektiert und tritt senkrecht zur Eingangsfläche 30, die zu
sammenhängend mit der Bodenoberfläche 13 des IRE 11 ist, in
das IRE 11 ein. Die Strahlungsenergie wird von der ersten ab
geschrägten Kante 15 zur Bodenoberfläche 13 und wird von der
Bodenoberfläche 13 zu der oberen Oberfläche 14 des IREs
wegreflektiert. Die Strahlungsenergie passiert durch die
obere Oberfläche 14 des IRE und durch die untere Oberfläche
20 des Wafers 12 (mit minimalen Transmissions- oder Reflekti
vitätsverlusten) und fällt auf die obere (Probe)-Oberfläche
19 des Wafers. Die Strahlungsenergie durchläuft vielfache in
terne Reflektionen von der oberen Probenoberfläche des Wafers
und der unteren Oberfläche des IREs.
Nach einer vorbestimmten Anzahl von internen Reflektionen re
flektiert die Energie von der zweiten abgeschrägten Kante 17
weg und wird aus dem IR senkrecht zu einer Ausgangsfläche 32,
die zusammenhängend mit der Bodenseite 13 ist, zu einem Spie
gel 23 ausgegeben. Vorzugsweise weist sowohl die erste abge
schrägte Kante 15 als auch die zweite abgeschrägte Kante 17
eine reflektierende Beschichtung auf. Eine Probe
(Flüssigkeit, Festkörper oder Gas) ist in Kontakt mit der
oberen Probenoberfläche 19 des Wafers 12 angeordnet, so daß
einige Energie von der Probe immer dann absorbiert wird, wenn
die Strahlungsenergie von der Probenoberfläche 19 reflektiert
wird, um die Absorptionseigenschaften der Probe zu bestimmen.
Bezugnehmend auf die Fig. 2 kann gemäß einem weiteren Aspekt
der ersten Ausführungsform ein zusammengesetztes IRE, allge
mein mit 50 bezeichnet, ein IRE 51 aufweisen, das eine andere
als oben beschriebene Geometrie hat, nämlich die eines im
Querschnitt zylindrischen Körpers und eines prismageformten
Bodenabschnitts. Gemäß diesem Aspekt schützt ein Paar von
dünnen Wafern 52, 53 das IRE vor chemischer und mechanischer
Abnutzung durch die Probe in der gleichen Weise wie im voran
gegangenen beschrieben wurde.
Das IRE gemäß diesem Aspekt der Erfindung umfaßt eine flache
Endoberfläche 58 und eine erste und zweite abgeschrägte Kante
59, 60. Die ersten und zweiten abgeschrägten Kanten 59, 60
haben optisch flache Oberflächen. Das IRE kann aus dem glei
chen, wie im vorangegangenen beschrieben Material gebildet
werden und hat die gleichen Transmissions- und
Brechungsindexeigenschaften. Ein IRE ähnlich zu dem oben dis
kutierten ist im Detail in Young, U.S.-Patent Nr. 3,733,130
offenbart.
Die Wafer 52, 53 für das zusammengesetzte IRE 50 sind nahe
den entsprechenden abgeschrägten Kanten 59, 60 angeordnet,
und sind daran in der gleichen Weise wie im vorangegangenen
beschrieben optisch gekoppelt (d. h. durch mechanischen Kon
takt oder Kontakt über ein optisch kompatibles Fluid). Die
Wafer haben eine optisch flache Oberfläche, die in enger
Nachbarschaft zu den optisch flachen Oberflächen der abge
schrägten Kanten 59, 60 angeordnet ist. Die Wafer 52, 53 kön
nen aus den gleichen Materialien, mit den gleichen Dimensio
nen, den gleichen chemischen und mechanischen Widerstandsfä
higkeiten und den gleichen Transmissions- und Brechungsindex-
Eigenschaften wie im vorangegangenen beschrieben, gebildet
werden.
Ein einfallender IR-Strahl 66 von einer Quelle von IR-analy
tischer Strahlung (nicht dargestellt) passiert durch die End
oberfläche 58 des IRE 51 und fällt auf die erste abgeschrägte
Kante 59. Der Stahl passiert durch die erste abgeschrägte
Kante 59 und in das erste Wafer 52 (mit minimalen Transmis
sions- oder Reflektivitätsverlusten). Der Strahl wird von der
äußeren Probenoberfläche 52 zu dem ersten Wafer 52 wegreflek
tiert und wird durch die erste abgeschrägte Kante 59 zu der
zweiten abgeschrägten Kante 60 zurückgerichtet.
Der Strahl passiert anschließend durch die zweite abge
schrägte Kante 60 in das zweite Wafer 53 (mit minimalen
Transmissions- oder Reflektivitätsverlusten). Der Strahl wird
von der äußeren Probenoberfläche 74 zu dem zweiten Wafer 53
wegreflektiert und wird durch die zweite abgeschrägte Kante
60 zu der hinteren Oberfläche 58 des IRE zurückgerichtet. Der
anregende Strahlungsstrahl 76 gelangt anschließend zu einem
Detektor oder Analysator (nicht dargestellt) zur Analyse. Da
die Wafer mit dem IRE optisch gekoppelt sind, treten minimale
Transmissions- oder Reflektivitätsverluste zwischen den Wa
fer/IRE-Schnittstellen auf.
Während einer spektroskopischen oder radiometrischen Analyse
wird eine Probe (Flüssigkeit, Festkörper oder Gas) in Kontakt
mit der äußeren Probenoberfläche der Wafer 52, 53 einge
bracht, so daß einige Energie durch die Probe absorbiert
wird, wenn die Strahlungsenergie von den äußeren Probenober
flächen der Wafer reflektiert wird.
Entsprechend schützen die Wafer 52, 53 gemäß der zweiten Aus
führungsform das IRE 51 vom Kontakt mit der Probe, und ver
hindern dadurch eine mechanische oder chemische Abnutzung des
IREs. Wiederum kann das IRE von relativ weniger teueren Mate
rialien gebildet werden, um die Kosten des zusammengesetzten
IREs zu reduzieren und dadurch die Gesamtkosten des spektro
skopischen oder radiometrischen Instruments zu verringern.
Die obenbeschriebenen Prinzipien können auf andere infra
rottransmittierende Materialien übertragen werden, wie auf
die in Sting et al, U.S.-Patent Nr. 5,172,182 dargestellten
IREs. Eine in dieser Referenz offenbarte IRE-Geometrie hat
eine gekrümmte, konvexe probenkontaktierende Oberfläche. Ge
mäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung kann ein dünnes
Wafer mit einer konkaven inneren Oberfläche optisch mit der
probenkontaktierenden Oberfläche des IREs gekoppelt werden,
um mechanisch und chemisch das IRE zu schützen.
Eine in Sting et al weitere offenbarte IRE-Geometrie hat
einen fiberoptischen Wellenleiter, der sich von dem IRE zu
der Probe erstreckt. In diesem Falle kann ein Wafer optisch
mit dem Ende des fiberoptischen Wellenleiters gekoppelt wer
den, um chemisch und mechanisch die Fiberoptik von der Abnut
zung durch die Probe zu schützen. Daher, wie es von den vor
hergegangenen Beispielen klar sein sollte, sind die Prinzi
pien der vorliegenden Erfindung auf eine breite Vielzahl von
kommerziell erhältlichen IREs für spektroskopische und radio
metrische Analyse anwendbar.
Ferner, gemäß zusätzlichen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindungen, können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung
auf andere Typen von zusammengesetzten ITMs angewendet wer
den, beispielsweise eine zusammengesetzte Emissionszelle
(Fig. 3) oder eine zusammengesetzte Transmissionszelle (Fig. 4).
In jeder dieser Ausführungsformen wird mindestens ein Wa
fer verwendet, um chemisch und mechanisch das darunterlie
gende optische transmittierende Material zu schützen. Daher
kann das optisch transmittierende Material des zusammenge
setzten ITMs aus einem weniger teueren Material gebildet wer
den, wodurch die Gesamtkosten des Instruments verringert wer
den.
Beispielsweise, dargestellt in der Fig. 3, ist die zusammen
gesetzte Emissionszelle allgemein mit 90 bezeichnet und um
faßt ein optisch transmittierendes Material 100, das die aus
gesendete Strahlungsenergie von der Probe 102 zu einem ent
fernten Detektor oder Analysator (nicht dargestellt) leitet.
Die Probe ist innerhalb eines Behälters oder Tiegels 104 ent
halten oder eingegrenzt und wird durch eine Heizung geheizt
(schematisch mit 106 bezeichnet). Reaktive Gase können in die
Emissionszelle durch die Öffnung oder den Einlaß 108 einge
leitet werden. Eine spektroskopische Analyse wird durch die
Detektion der emittierten Strahlungsenergie von der erhitzten
Probe durchgeführt. Um das optisch transmittierende Material
100 vor dem Kontakt mit der Probe (und/oder dem reaktiven
Gas) zu bewahren, wird das Wafer 110 in optischem Kontakt mit
der inneren Oberfläche des optisch transmittierenden Materi
als 100 angeordnet, um zu verhindern, daß die Probe das op
tisch transmittierende Material oder die Zellenatmosphäre
kontaktiert.
Das optisch transmittierende Material 100 in der zusammenge
setzten Emissionszelle kann sowohl aus dem im vorangegangenen
bezüglich der IREs in der ersten Ausführungsform beschriebe
nen Materialien als auch aus Natriumchlorid (NaCl), Kalium
bromid (KBr), und Kaliumchlorid (KCl), gebildet werden, und
kann die gleichen Transmissions- und Brechungsindex-Eigen
schaften aufweisen, wie sie im vorangegangenen beschrieben
wurden.
Das schützende Wafer dieses Typs von ITMs wird weiterhin aus
den im vorangegangenen beschriebenen Materialien gebildet und
hat die gleichen optischen Transmissions- und Brechungsindex-
Eigenschaften, chemische und physikalische Widerstandsfähig
keit und Dimensionen, wie sie in der ersten Ausführungsform
beschrieben wurden. Daher schützt das Wafer das optisch
transmittierende Material der zusammengesetzten Emissionzelle
und verhindert deren chemische und mechanische Abnutzung.
Ferner, dargestellt in der Fig. 4, können die Prinzipien der
vorliegenden Erfindungen weiterhin auf eine zusammengesetzte
Transmissionszelle angewendet werden, die allgemein mit 116
bezeichnet wird. Die zusammengesetzte Transmissionszelle um
faßt erste und zweite optisch transmittierende Materialien
120, 122, die voneinander durch einen vorbestimmten Abstand
beabstandet sind. Eine Probe wird typischerweise (d. h. ent
halten oder gebunden) in dem Hohlraum 123 zwischen den zwei
optisch transmittierenden Materialien eingeführt und eine
spektroskopische Analyse wird durchgeführt, indem eine analy
tischen Strahlung von einer Quelle (nicht dargestellt) durch
das erste optisch transmittierende Material 120 und durch die
Probe geleitet wird. Die Strahlungsenergie passiert dann
durch das zweite optisch transmittierende Material 122 und
wird von einem Detektor (nicht dargestellt) detektiert. Wie
dargestellt, wird ein Probenmaske/Abstandshalter 124 weiter
hin zwischen den optisch transmittierenden Materialien 120,
122 angeordnet, um die Probe zu lokalisieren (und/oder zu
halten). Die infrarottransmittierenden Materialen und
Maske/Abstandshalter können in einer Befestigung, falls not
wendig, gehaltert werden. Um die optisch transmittierenden
Materialien 120, 122 zu schützen, sind die Wafer 130, 132 in
optischem Kontakt mit den entsprechenden gegenüberstehenden
inneren Oberflächen der optisch transmittierenden Materialien
120, 122 angeordnet, um zu verhindern, daß die Probe die op
tisch transmittierenden Materialien kontaktiert.
Die optisch transmittierenden Materialien der zusammengesetz
ten Transmissionszellen können aus den im vorgegangenen be
schriebenen Materialien hinsichtlich der zusammengesetzten
Emissionszelle gebildet werden und können die gleichen Trans
missions- und Brechungsindex-Eigenschaften haben.
Die Wafer für diese Art von ITM sind ebenfalls aus den im
vorangegangenen beschriebenen Materialien gebildet, und haben
die gleichen optischen Transmissions- und Brechungsindex-Ei
genschaften, chemische und physikalische Widerstandsfähigkeit
und Größenordnung, wie es in der ersten Ausführungsform be
schrieben wurde. Daher schützen die Wafer die optisch trans
mittierenden Materialien der zusammengesetzten Transmissions
zelle und verhindern deren chemische und mechanische Abnut
zung.
Wie im vorangegangenen beschrieben, schafft die vorliegende
Erfindung neue und einzigartig zusammengesetzte Infra
rottransmissionsmaterialien für die spektroskopische oder ra
diometrische Analyse von Festkörper-, Flüssigkeits- oder
Gasproben, die breite (oder ausgewählte) optische Transmis
sionsbereiche, eine chemische Resistenz gegenüber der Probe,
eine ausreichende mechanische Festigkeit und akzeptable ge
ringe Kosten aufweisen. Die Materialien reduzieren die Kosten
der zusammengesetzten ITMs und reduzieren dadurch die Gesamt
kosten des spektroskopischen oder radiometrischen Instru
ments.
Es ist aus dem vorangegangenen ersichtlich, daß Änderungen in
den Details der Konstruktion und der Konfiguration durchge
führt werden können, ohne von dem Sinn der Erfindung wegzu
führen, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert
wird.
Claims (14)
1. Vorrichtung zur infraroten spektroskopischen oder radio
metrischen Analyse einer Probe, die erste und zweite optisch
transmittierende Materialien (11, 12) aufweist, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- i) das erste optisch transmittierende Material (11) opti sche Transmissions- und Brechungsindex-Gesamteigenschaften aufweist, die eine hindurch gehende infrarote Strahlungs transmission über ausgewählte optische Transmissionsbereiche ermöglicht, wobei das erste Material von einem Typ ist, der normalerweise eine chemische oder mechanische Abnutzung zeigt, wenn es in Kontakt mit der Probe während der spektro skopischen oder radiometrischen Analyse steht;
- ii) das zweite optisch transmittierende Material (12) in op tischem Kontakt mit dem ersten Material (11) ist und zwischen dem ersten Material und der Probe angeordnet ist, um zu ver hindern, daß die Probe das erste Material während der spek troskopischen oder radiometrischen Analyse der Probe kontak tiert, wobei das zweite optisch transmittierende Material:
- a) im wesentlichen chemisch resistent gegenüber der Probe ist,
- b) mechanische Eigenschaften aufweist, die eine signifi kante Abnutzung des zweiten Materials verhindern, wenn die Probe das zweite Material während spektroskopischer oder ra diometrischer Analyse kontaktiert, und
- c) ausgewählte optische Transmissions- und Brechungsindex eigenschaften aufweist, die die optische Transmission von dem ersten Material zu dem zweiten Material, oder von dem zweiten Material zu dem ersten Material mit einem minimalen Transmis sions- oder Reflektivitäts-Verlust während der spektroskopi schen oder radiometrischen Analyse ermöglichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß das zweite Material (12) in der Form eines Wa
fers ist, das in optischem Kontakt mit dem ersten Material
steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß das zweite Material (12) eine solche Dicke hat,
daß minimale Absorption auftritt, wenn infrarote Strahlung
durch das zweite Material transmittiert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dicke des zweiten Materials (12) zwischen
ungefähr 100 Microns und 1 mm liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß das erste Material (11) aus der Gruppe ausge
wählt wird, die besteht aus: Amtir (Glas), arsenmodifizier
tes Selenglas (SeAs), Cadmiumsulfid (CdS), Cadmiumtellurid (CdTe),
Cäsiumiodid (CsI), Germanium (Ge), Indiumantimonid (InSb),
KRS-5 (TlBr-TlI), Silizium (Si), Silberbromid (AgBr),
Silberchlorid (AgCl), Schwefel (S), Schwefel-Selenglas
(SxSey), Thalliumbromid (TlBr), Thalliumchlorid (TlCl), Zink
selenid (ZnSe), Zinksulfid (ZnS), Zirkondioxid (ZrO2, ku
bisch), Natriumchlorid (NaCl), Kaliumbromid (KBr) und Kalium
chlorid (KCl).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß die ersten und zweiten optisch transmittieren
den Materialien (11, 12) ein zusammengesetztes intern reflek
tierendes Element aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß die ersten und zweiten optischen transmittieren
den Materialien (11, 12) eine zusammengesetzte Transmissions
zelle aufweisen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß die ersten und zweiten optisch transmittieren
den Materialien (11, 12) eine zusammengesetzte Emissionszelle
aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß die ersten und zweiten optisch transmittieren
den Materialien (11, 12) gegenüberstehende Oberflächen (14, 20)
aufweisen, die in optischem Kontakt miteinander stehen
und die optisch richtig und nicht mehr als 2,0 Microns von
einander entfernt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß die gegenüberstehenden Oberflächen (14, 20) der
ersten und zweiten optisch transmittierenden Materialien (11, 12)
optisch flach sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin mindestens
ein weiteres optisch transmittierendes Material (21) auf
weist, das zwischen dem ersten optisch transmittierenden Ma
terial (11) und dem zweiten optisch transmittierenden Mate
rial (12) angeordnet ist, wobei das weitere optisch transmit
tierende Material Brechungsindexeigenschaften aufweist, die
mit den ersten und zweiten Materialien kompatibel sind, so
daß minimale Transmissions- und Reflektivitäts-Verluste wäh
rend der spektroskopischen oder radiometrischen Analyse auf
treten.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, weiterhin dadurch gekenn
zeichnet, daß das weitere optisch transmittierende Material (21)
ein Fluid oder eine Gelschicht ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite optisch transmittie
rende Material aus einer Gruppe ausgewählt wird, die besteht
aus: Amtir (Glas), arsenmodifiziertes Selenglas (SeAs),
Bariumtitanit (BaTIO3), Cadmiumsulfid (CdS), Cadmiumtellurid
(CdTe), Diamant (C), Germanium (Ge), Indiumantimonid (InSb),
Saphir (Al2O3), Silizium (Si), Silberbromid (AgBr), Silber
chlorid (AgCl), Strontiumtitanat (SArTiO3), Schwefel (S),
Thalliumbromid (TlBr), Thalliumchlorid (TlCl), Titandioxid
(TiO2), Zinkselenid (ZnSe), Zinksulfid (ZnS), und Zirkondi
oxid (ZrO2, kubisch).
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist:
- i) eine Probe zur spektroskopischen oder radiometrischen Analyse;
- ii) eine Quelleneinrichtung (26) zum Liefern eines analyti schen Strahls einer Infrarotstrahlung zu der Probe;
- iii) eine Detektoreinrichtung (28) zur Detektion des analyti schen Strahls einer Infrarotstrahlung von der Probe;
- iv) eine Einrichtung (22) zum Leiten des analytischen Strahls einer Infrarotstrahlung von der Quelleneinrichtung (26) zu der Probe; und
- v) eine Einrichtung (28) zum Leiten des analytischen Strah les von der Probe weg zu der Detektoreinrichtung hin.
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