DE69218520T2 - Vorrichtung zur Strahlungsenergie-Spektralphotometrie - Google Patents
Vorrichtung zur Strahlungsenergie-SpektralphotometrieInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem, welches einen Diamanten als ein Einfachreflexions-Innenreflexionselement (IRE) verwendet.
- Ein speziell konfigurierter und geschnittener Diamant ist als ein Mehrfachreflexions-Innenreflexionselement verwendet worden. Ein derartiges Beispiel ist in der US-A-3528278 gezeigt. Das Mehrfachreflexions-Diamant-IRE ist als abgestumpftes Prisma konfiguriert worden, welches im wesentlichen trapezförmige Seitenwandungen, abgewinkelte Endwandungen und flache obere und untere wandungen aufweist. Dieses Mehrfachreflexions-Diamant-IRE war sehr teuer. Die Anmelder denken, daß dieses spezielle Mehrfach-Reflexions-Diamant-IRE aufgrund seiner Kosten kommerziell nicht erfolgreich war. Es ist den Anmeldern nicht bekannt, daß irgendein Diamant als ein Einfachreflexions-IRE verwendet wird, oder daß irgendein standardmäßig amboßartig geschnittener Diamant als ein Einfachreflexions-IRE verwendet wird.
- Die Formen der meisten standardmäßig geschnittenen Diamanten umfassen Facetten. Die Anmelder denken, daß es zu erwarten wäre, daß die optischen Abbildungseigenschaften der Diamantfacetten zum Zwecke des Fokussierens eines Energiestrahls auf und von einem einfachen Bereich sehr schlecht sind. Tatsächlich werden Facetten zum "Brechen" eines sichtbaren Strahls verwendet, um das sichtbare Licht zu zerstreuen, um ein "glitzerndes" Erscheinungsbild zu ergeben. Dies ist klar im Gegensatz zu dem hier beschriebenen Verwendungszweck.
- Die EP-A-0341927 beschreibt ein Einfachreflexions-Innerreflexionselement, welches aus Glas oder Quarz hergestellt ist. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht auf diesem Dokument.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Strahlungsenergie- Spektroskopiesystem vorgesehen, umfassend: eine Quelle von Strahlungsenergie, ein Innenreflexionselement, eine Probe, welche mit einer Probenkontaktfläche des Innenreflexionselements in Kontakt steht, und ein optisches System, um die Strahlungsenergie auf das und von dem Innenreflexionselement für eine einzige Innenreflexion von der Probenkontaktoberfläche des Innenreflexionselements zu richten, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenreflexionselement einen Diamanten mit mehreren Facetten umfaßt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden standardmäßig amboßartig geschnittene Diamanten als Einfach-Innenreflexionselemente in Spektroskopiesystemen verwendet. Diamanten als Einfachreflexions-IREs sehen Vorteile vor, umfassend die Härte, die chemische Festigkeit, die Stabilität, einen potentiell hohen Druck an der Probe und die optische Klarheit.
- Alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden speziell geschnittene Diamanten als Einfachreflexions-IREs in einem Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem. Durch Auswählen bestimmter Winkel und Flächenkonfigurationen können die optischen Charakteristiken des Diamanten als ein Einfachreflexions-IRE verbessert werden. Die Anmelder haben festgestellt, daß durch Erhöhen der Anzahl an Facetten und durch Ausgestalten derselben derart, daß sie klein sind und nahezu orthogonal zu einer nahezu sphärischen Wellenfront stehen, welche durch optische Elemente mit hoher numerischer Apertur erzeugt wird (wie in der EP 0489588 offenbart), ein Diamant als ein Einfachreflexions-ATR-Kristall äußerst zweckdienlich gemacht werden kann.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein sehr kleiner Diamant als ein Einfachreflexions- IRE in jedem Typ von optischem System oder in jeder Orientierung verwendet. Sehr kleine Diamanten als Einfachreflexions- IREs verringern eine mögliche Verzerrung des optischen Bildes.
- Als eine Sonde für die Strahlungsenergie-IR-Spektroskopie kann ein Diamant mit einer sehr kleinen Probenkontaktoberfläche mit weniger als 10 Mikrometer verwendet werden, so daß die Oberfläche den Bereich der Probe, welcher analysiert wird, definiert. Derartige Einfachreflexions-IRE-Diamanten, welche Probenkontaktoberflächen mit weniger als 10 Mikrometer aufweisen, ermöglichen die Durchführung von Ultramikroskopieexperimenten.
- Die Erfindung umfaßt dann die Merkmale, welche nachfolgend in den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben und besonders hervorgehoben sind, welche Zeichnungen detailliert bestimmte darstellende Ausführungsformen der Erfindung zeigen, welche jedoch lediglich für ein paar Beispiele der verschiedenen Arten bezeichnend sind, auf welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können.
- In den Zeichnungen ist:
- Figur 1 eine Vertikalquerschnittsansicht eines Strahlungsenergie-Spektroskopiesystems, welches einen Diamanten als ein Einfachreflexions-Innenreflexionselement verwendet;
- Figur 2 eine Ansicht eines Brillant-Diamanten, welcher als ein IRE in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
- Figur 3A und 3B eine Draufsicht bzw. eine Frontansicht eines Drukker-Standarddiamanten, welcher als ein Einfachreflexions-IRE in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
- Figur 4A und 4B eine Draufsicht bzw. eine Frontansicht eines speziell geschnittenen Diamanten zur Verwendung als ein Einfachreflexions-IRE;
- Figur 5 ein Vertikalquerschnitt eines speziell geschnittenen Diamanten zur Verwendung als ein Einfachreflexions-IRE;
- Figur 6 ein weiterer Vertikalguerschnitt eines speziell geschnittenen Diamanten, welcher als ein Einfachreflexions-IRE verwendet wird; und
- Figur 7 eine schematische Ansicht eines Strahlungsenergie-Spektroskopiesystems, welches lichtbrechende Linsen und ein Einfachreflexions-Diamant-IRE verwendet.
- Wenn man sich den Zeichnungen zuwendet, und anfangs der Figur 1 zuwendet, so ist das Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem der vorliegenden Erfindung allgemein mit 1 bezeichnet. Das System 1 kann eine Strahlungsenergieguelle 3 umfassen, eine Quelle 4 fur sichtbares Licht, eine Blende 5, ein Objektiv, umfassend einen sekundären Spiegel 6 und einen primären Spiegel 7, ein Einfachreflexions-Diamant-IRE, welches allgemein mit 9 bezeichnet ist, und einen Strahlungsenergiedetektor 10.
- Die Strahlungsenergiequelle 3 richtet die ausgewählte Form von nicht sichtbarer Energie, vorzugsweise Infrarotenergie, entlang des optischen Wegs des Systems, welcher allgemein mit 12 bezeichnet ist. Die durch die Strahlungsenergiequelle 3 gelieferte Strahlungsenergie wird dazu verwendet, die Probe zu analysieren, welche in diesem Fall ein Fluid 13 ist, das in einer Reaktionskammer enthalten ist.
- Die Strahlungsenergiequelle 3 kann alternativ mit einer Quelle 4 für sichtbares Licht verwendet werden. Ein herkömmlicher Schaltspiegel 14 kann zwischen zwei Stellungen alternierend geschaltet werden, um entweder Strahlungsenergie oder sichtbares Licht entlang des optischen Wegs 12 zu richten. In der in Figur 1 mit durchgezogener Linie gezeigten Position ermöglicht der Spiegel 14, daß Strahlungsenergie durch das Spektroskopiesystem läuft. Wenn er in die in Figur 1 mit gestrichelter Linie gezeigte Position geschwenkt wird, dann ist der Schaltspiegel 14 zum Richten sichtbaren Lichts entlang des optischen Wegs des Spektroskopiesystems positioniert. Dieses sichtbare Licht kann durch herkömmliche Okulare gesehen werden, um das Einstellen des optischen Systems für spezifische analytische Tests der Probe 13 zu unterstützen.
- In dieser Hinsicht können verschiedene Tests durch Verwenden verschiedener Blenden 5 oder anderer optischer Elemente eingerichtet werden. Wie in Figur 1 dargestellt, ist eine Blende 5 mit einer Einlaßöffnung 15 und einer Auslaßöffnung 16 in dem optischen Weg 12 angeordnet. Wie dargestellt, sind die Einlaßöffnung 15 und die Auslaßöffnung 16 von der Mittellinie durch das optische System hindurch mit gleichem Abstand positioniert, wodurch es ermöglicht wird, daß ATR-Untersuchungen durchgeführt werden. Bei Öffnungen beschränkter Größe in der Maske 5 treten nur ausgewählte Abschnitte einer im allgemeinen halbkugelförmigen Wellenfront in den Objektiv- und IRE-Abschnitt des Systems ein und verlassen diesen.
- Um andere Studien durchzuführen, kann eine andere Maske oder können andere Masken verwendet werden. Beispielsweise kann eine Einlaßblende 5A mit einer Einlaßöffnung 15A entlang des Einfallabschnitts des optischen Wegs positioniert werden, um zu ermöglichen, daß Strahlungsenergie durch die Einlaßöffnung 15A hindurchgeht. Eine Auslaßblende SB mit einer Auslaßöffnung 16B kann wahlweise in dem reflektierten Abschnitt des Strahlungsenergiewegs positioniert werden. Da die Einlaßöffnung 15A und die Auslaßöffnung 16B zur Mittellinie des optischen Systems in ungleichmäßigem Abstand abgeordnet sind, können Streustudien an der Probe 13 durchgeführt werden. Es ist selbstverständlich, daß verschiedene Kombination von Blenden mit Öffnungen verschiedener Breiten, Längen und Konfigurationen und radialen Positionen wahlweise gemischt und aneinander angepaßt werden können, um verschiedene ATR-spektrographische Studien durchzuführen. Andere optische Elemente, wie z.B. eine Linse oder Linsen, können anstelle der Maske(n) verwendet werden.
- Wenn sichtbares Licht verwendet wird, dann können die Blenden 5 wahlweise verwendet, vollständig weggelassen oder durch ein anderes optisches Element ersetzt werden. Beispielsweise kann eine Linse 5B in dem optischen Weg des Systems positioniert werden, um das Licht so wie es für den (die) analytischen Test(s) oder für durchgeführte Einsteliprozeduren erforderlich ist.
- Der primäre Spiegel 7 weist eine Öffnung 20 auf, welche entlang der Mittellinie desselben positioniert ist, um zu ermöglichen, daß Strahlungs- und sichtbare Energie in jeder Richtung durch diese hindurchgeht. Der sekundäre Spiegel 6 des Objektivs umfaßt ein Loch 21 durch seinen Körper hindurch. Das Loch 21 ist entlang der Mittellinie des sekundären Spiegels 6 angeordnet und ermöglicht, daß sichtbares Licht durch diesen hindurch zu dem Einfachreflexions-IRE-Diamanten 9 geht.
- Wie am besten in den Figuren 1 und 2 gezeigt, umfaßt das Diamant-IRE 9 eine Tafel 23, einen Kronenabschnitt, welcher allgemein mit 24 bezeichnet ist, eine Rondiste 25, einen Pavillionabschnitt, welcher allgemein mit 26 bezeichnet ist, und eine Kalette 27. Der in Figur 2 gezeigte Diamant ist ein herkömmlich geschnittener Brillant oder ein modifizierter Brillant-Diamant. Die Tafel und die Kalette weisen jeweils viele Seiten auf und können im allgemeinen hinsichtlich ihrer Konfiguration als rund betrachtet werden. Dieser Diamant 9 umfaßt Tafelfacetten 29 und Pavillionfacetten 30. Der Kronenwinkel 31 ist im Bereich von 30 bis 40º, wobei ein bevorzugter Winkel bei 34-1/2º liegt, und der Pavillionwinkel 32 ist im Bereich von 25º bis 45º, wobei ein bevorzugter Pavillionwinkel bei näherungsweise 45º liegt.
- Wie in Figur 1 gezeigt, ist die Tafeloberfläche 23 in Anlage an der oberen Oberfläche des Körpers des sekundären Spiegels 6 positioniert, und der Pavillionabschnitt 26 ist gegen die konische Oberfläche abgedichtet, welche durch die Öffnung in der Bodenwandung der Reaktionskammer gebildet ist, und die Kalette 27 ist in Kontakt mit der Probe 13 positioniert. In dieser Ausführungsform tritt die Strahlungsenergie durch den Kronenabschnitt 24 des Diamanten 9 ein und aus.
- Man erkennt, daß der Einfachreflexions-IRE-Diamant 9 ebenso in umgekehrter Art und Weise verwendet werden könnte, wie beispielsweise in Figur 7 gezeigt. Wenn er in Figur 1 umgedreht wird, dann würde die Kalettenoberfläche 27 den Körper des sekundären Spiegels 6 berühren, der Kronenabschnitt 24 wäre gegen die im wesentlichen konische Oberfläche abgedichtet, welche durch die Einlaßöffnung in der Bodenwandung der Reaktionskammer gebildet ist, und die Tafeloberfläche 23 wäre in Kontakt mit der Probe 13. Bei derartiger Anbringung würde die Strahlungsenergie durch den Pavillionabschnitt 26 des Diamanten 9 eintreten und austreten. In jedem Falle ist das Diamant- IRE hart, fest und chemisch resistent gegen die Probe und sieht eine optische Klarheit vor.
- Man erkennt, daß andere standardmäßig amboßartig geschnitte Diamanten oder speziell geschnittene Diamanten als ein Einfachreflexions-Diamant-IRE verwendet werden könnten, wie beispielsweise in den Figuren 3 bis 6 dargestellt. Beispielsweise ist in den Figuren 3A und 3B ein herkömmlicher amboßartig geschnittener Drukker-Standard-Diamant 9A als ein mögliches IRE-Element gezeigt. Die Tafel 23A und die Kalette 27A sind im allgemeinen octagonal geformt. Der Kronenabschnitt 24A weist acht Tafelfacetten 29A und acht Pavillionfacetten 30A auf. Die Rondiste 25A weist eine größere Höhe auf als die Rondiste 25 des Brillanten oder des modifizierten brillantartig geschnittenen Diamanten. Der Kronenwinkel 31A ist im Bereich von 35-55º, mit einem bevorzugten Winkel von 45º, und der Pavillionwinkel 32A ist im Bereich von 30-40º, mit einem bevorzugten Winkel von 35º.
- Wenn man sich nun einem speziell geschnittenen Diamanten 9B zuwendet, wie er in den Figuren 4A und 4B gezeigt ist, so weisen die Tafel 23B und die Kalette 27B im allgemeinen eine hexagonale Form auf. Der Kronenabschnitt 24B weist sechs Tafelfacetten 29B auf, wogegen der Pavillionabschnitt 26B sechs Pavillionfacetten 30B aufweist. Der Kronenwinkel 31B liegt im Bereich von 35-55º, mit einem bevorzugten Winkel von 45º, und der Pavillionwinkel 32B liegt im Bereich von 30-40º, mit einem bevorzugten Winkel von 35º.
- Wie in Figur 4B gezeigt, ist die Kalette 27B äußerst klein. Ein Durchmesser von 10 Mikrometer oder weniger ist für die Kalette bevorzugt, wenn Ultramikroskopieexperimente durchgeführt werden, wenn diese als die Probenkontaktoberfläche verwendet wird. Die Größe des gesamten Diamanten ist vorzugsweise ebenso minimiert, wobei die größte Abmessung, beispielsweise der Durchmesser in Figur 4B, kleiner als 4 Millimeter ist. Die Größe des Einfachreflexions-Diamant-IRE 9 sollte für die bestimmte durchgeführte Analyse so klein wie möglich gehalten werden. Ein kleineres Einfachreflexions-Diamant-IRE wird zu einer geringeren Verzerrung des durch das optische System getragenen Bilds führen, welche Verzerrung von der Strahlungsenergie herrühren kann, welche entweder durch die Tafelfacetten oder die Pavillionfacetten hindurchläuft
- Wenn man sich nun der Figur 5 zuwendet, so ist dort ein speziell geschnittenes Einfachreflexions-Diamant-IRE dargestellt. Ein derartiger Diamant 9C umfaßt eine Tafel 23C und eine Kalette 27C. Die Tafel und die Kalette können flach oder gekrümmt sein. Beispielsweise könnte ein abgestumpfter Abschnitt einer Kugel dazu verwendet werden, entweder die Tafel 23C oder die Kalette 27C oder beide zu bilden.
- Zusätzlich umfaßt der Kronenabschnitt drei verschiedene Abschnitte von Tafelfacetten oder Oberflächen, welche allgemein mit 35, 36 und 37 bezeichnet sind. Jede der Kronenabschnitt- Oberflächen 35, 36 und 37 kann derart geschnitten sein, daß sie eine Mehrzahl von Flächen umfaßt, um einen Abschnitt eines abgestumpften Konus zu umfassen, oder um einen Abschnitt einer abgestumpften Kugel zu umfassen. Tatsächlich sind die bevorzugten Winkel und Flächen derart ausgewählt, daß sie am besten einer sphärischen Oberfläche angenähert sind. Beim Schneiden mit Facetten kann die Anzahl an Facetten in jedem der Abschnitte erhöht werden und die Größe der Facetten kann für eine Annäherung an eine sphärische Oberfläche dementsprechend verringert werden. Jede der Facetten steht somit nahezu orthogonal zu einer nahezu sphärischen Wellenform, welche durch die Systemoptik erzeugt wird. Während bei der in Figur 5 gezeigten Diamantausführungsform drei separate Kronenwinkel vorgesehen sind, erkennt man, daß mehr oder weniger Kronenwinkel vorgesehen sein können, wenn dies durch die Anwendung oder den Gebrauch erforderlich ist.
- Das Diamant-IRE 9C weist einen Pavillionabschnitt auf, der als ein Kegelstumpfabschnitt, als ein Kugelstumpfabschnitt oder als ein Mehrfachfacettenabschnitt geschnitten ist. Der Pavillionwinkel 32C des Diamanten 9C liegt im Bereich von 30-40º, mit einem bevorzugten Winkel von 35º.
- Als eine weitere speziell geschnittene Ausführungsform umfaßt ein Diamant 9D der Figur 6 eine im allgemeinen flache Tafel 23D und eine gekrümmte Kalette 27D. Die Krone 24D des Diamanten 9D umfaßt zwei Abschnitte 39 und 40, welche gekrümmt sein können (beispielsweise kegelstumpfartig oder kugelstumpfartig), oder welche mehrere Facetten aufweisen können. Der Kronenabschnitt 24D weist einen ersten Kronenwinkel 31D' und einen zweiten Kronenwinkel 31D" auf. Der Kronenabschnitt ist wiederum mit bevorzugten Winkeln und Facetten geschnitten, so daß er an eine sphärische Oberfläche angenähert ist.
- Der Pavillionabschnitt 26D kann derart geschnitten sein, daß er entweder gekrümmt ist oder mehrere Facetten aufweist. Der Pavillionabschnitt könnte ferner derart geschnitten sein, daß er eine Mehrzahl von Abschnitten mit verschiedenen Pavillionwinkeln aufweist.
- Der Anmelder bevorzugt die Verwendung eines amboßartig geschnittenen Standard-Diamanten als ein Einfachreflexions-IRE für das Spektroskopiesystem der vorliegenden Erfindung, wobei derartige amboßartig Standardschnitte beispielsweise in den Figuren 2 und 3 gezeigt sind. Die vorliegende Erfindung sieht jedoch ebenso die Verwendung speziell geschnittener Diamanten als Einfachreflexions-IRE-Elemente vor, welche für spezifische Spektroskopie- oder Ultramikroskopieanwendungen erforderlich sein können.
- Beim Betrieb des Systems der Figur 1, welches beispielsweise einen der in den Figuren 2 bis 6 gezeigten Diamanten verwendet, bei der Strahlungsenergieanalysenmethode, geht die Strahlungsenergie durch die Einlaßöffnung 15 in der Blende 5, wird sequentiell von dem sekundären Spiegel 6 und dem primären Spiegel 7 reflektiert, geht durch eine Hälfte des Kronenabschnitts 24 des Diamanten 9, wird nur einmal an der Kalette 27 reflektiert, geht durch den Kronenabschnitt 24 zurück und wird sequentiell von dem primären Spiegel 7 und dem sekundären Spiegel 6 reflektiert und geht durch die Auslaßöffnung 16 in der Blende 9 zu dem Detektor 10. Etwas Strahlungsenergie wird durch die Probe 13 absorbiert (typischerweise in flüssiger oder fester Phase). Der Detektor kann die innerhalb der Reaktionskammer enthaltene Probe beruhend auf der durch diese absorbierten Strahlungsenergie charakterisieren.
- Beim Betrachtungsmodus wird einfallendes sichtbares Licht von der Quelle 4 durch die Linse 5B gebeugt, geht durch das Loch 21 in den Körper des sekundären Spiegels 6, geht durch die Tafel 23 des Diamanten 9, wird dann von der Kalette 27 reflektiert, geht sequentiell durch die Tafel 23 und das Loch 21 und geht in gebeugter Art und Weise durch die Linse 5B zu einem herkömmlichen Ocular zur Betrachtung durch den Bediener. Andere Anwendungen für ein Einfachreflexions-Diamant-IRE und andere Orientierungen des Diamant-IRE sind vorgesehen.
- Beispielsweise kann in Figur 7 das Objektiv des Systems eine Beugungslinse oder Linsen umfassen. Wie gezeigt, umfaßt das System 7 eine erste Beugungslinse 43 und eine zweite Beugungslinse 44. Die erste Beugungslinse 43 umfaßt ein erstes zentrales Loch 46, und die zweite Beugungslinse 44 umfaßt ein zweites zentrales Loch 47.
- Die einfallende Strahlungsenergie, die durch die erste Linse 43 hindurchgeht, wird gekrümmt oder gebeugt, wie durch die optischen Einfallswege 49A und B schematisch dargestellt, und wird durch die zweite Beugungslinse 44 wieder gekrümmt oder gebeugt, wie schematisch durch die einfallenden Strahlungsenergiewege 50A und 50B gezeigt. Die Beugungslinsen 43 und 44 sind derart ausgewählt, daß sie die einfallende Strahlungsenergie auf die Probenebene 51 fokussieren.
- In der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform weist eine feste Probe 52 eine Oberfläche auf, welche mit der Tafel 23 des Diamanten 9 in Kontakt ist. Die Härte des Diamanten und ebenso die potentiell kleine Größe der Kalette ermöglichen, daß ein signifikanter Druck auf die feste Probe 52 ausgeübt wird, so daß die spektroskopische Analyse verbessert wird.
- Wie in Figur 7 gezeigt, geht die einfallende Strahlungsenergie durch den Pavillionabschnitt 26 des Diamanten und erreicht die Tafel 23. Die Strahlungsenergie wird einmal (Einfachreflexion) von der Tafel 23 reflektiert und geht durch die andere Hälfte des Pavillionabschnitts 26 des Diamanten 9. Die reflektierte Strahlungsenergie geht dann auf ihrem Weg zum Detektor 10 sequentiell durch die zweite Beugungslinse 44 und die erste Beugungslinse 43.
- In diesem Falle wird die feste Probe 52, welche auf der Probenplattform 53 ruht, durch die absorbierte Strahlungsenergie analysiert oder charakterisiert. Der Diamant 9 in Figur 7 ist bezüglich des in Figur 1 gezeigten Diamanten in umgekehrter Orientierung gezeigt.
- Im Betrachtungs-Betriebsmodus lassen die Beugungslinsen 43 und 44, welche das Objektiv des in Figur 7 gezeigten Systems bilden, das sichtbare Licht zur Beobachtung durch den Bediener durch die Löcher 46 und 47 hindurch. Das in Figur 7 gezeigte Objektiv kann mit Blenden oder anderen optischen Elementen verwendet werden, um ausgewählte analytische Tests durchzuführen.
- Man erkennt aus dem vorangehenden, daß an den Details des Aufbaus und der Konfiguration Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
Claims (19)
1. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem (1), umfassend:
eine Strahlungsenergiequelle (3);
ein Innenreflexionselement (9),
eine Probe (13) in Kontakt mit einer
Probenkontaktoberfläche (23; 27) des Innenreflexionselements, und
ein optisches System, um die Strahlungsenergie für
eine einzige Innenreflexion von der
Probenkontaktoberfläche des Innenreflexionselements auf das und von dem
Innenreflexionselement zu richten,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenreflexionselement einen Diamanten mit
mehreren Facetten umfaßt.
2. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 1,
worin das optische System ein totalreflektierendes
Spiegelsystem (6, 7) ist.
3. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 1,
worin das optische System wenigstens eine Beugungslinse
(43, 44) umfaßt.
4. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 1, 2
oder 3, worin der Diamant eine Tafel (23), eine Krone
(24), eine Rondiste (25), einen Pavillion (26) und eine
Kalette (27) umfaßt.
5. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 4,
worin die Strahlungsenergie in die Krone (24) eintritt
und aus dieser austritt und die Kalette (27) die
Probenkontaktoberfläche ist.
6. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 4
oder 5, worin der Diamant (9) ein modifizierter
Brillantschnitt-Diamant ist, welcher einen Kronenwinkel (31) im
Bereich von 30º-40º und einen Pavillionwinkel (32) im
Bereich von 25º-45º aufweist.
7. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 4, 5
oder 6, worin der bevorzugte Kronenwinkel (31)
näherungsweise 35º ist und der bevorzugte Pavillionwinkel (32)
näherungsweise 45º ist.
8. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 4, 5,
6 oder 7, worin Licht in die Tafel (23) des Diamanten
eintritt und aus dieser austritt, um das Betrachten der
Probe durch den Diamanten hindurch zu ermöglichen.
9. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach einem der
Ansprüche 4 bis 8, worin die Krone wenigstens zwei
verschiedene Abschnitte (35, 36) mit wenigstens zwei
verschiedenen Kronenwinkeln (31C', 31C") aufweist zur
Annäherung an eine sphärische Oberfläche.
10. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 9,
worin zwei Kronenwinkel verwendet werden und eine relativ
große Anzahl kleiner Facetten an jedem Kronenabschnitt
verwendet wird, so daß jede der Facetten nahezu
orthogonal zum optischen Weg des Systems steht.
11. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 9,
worin drei Kronenwinkel (31C', 31C", 31C"') verwendet
werden und eine relativ große Anzahl kleiner Facetten bei
jedem Kronenabschnitt verwendet wird, so daß jede der
Facetten nahezu orthogonal zum optischen Weg des Systems
steht.
12. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, worin die
Probenkontaktoberfläche gekrümmt ist.
13. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach einem der
Ansprüche 4 bis 12, worin der Diamant eine
Standard-Amboß-Ausgestaltung aufweist, worin die Krone (24) eine
Mehrzahl von Tafelfacetten (29) aufweist, durch welche
die Strahlungsenergie in den Diamanten eintritt und aus
diesem austritt.
14. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, worin die größte Abmessung des
Diamanten kleiner als 4 Millimeter ist.
15. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, worin der Diamant eine Krone
(24) und einen Pavillion (26) umfaßt, wobei wenigstens
ein Abschnitt der Krone gekrümmt ist und wenigstens ein
Abschnitt des Pavillions konisch ist.
16. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, worin das optische System
Blenden (5) umfaßt, um den Einfaliswinkel der in den
Diamanten eintretenden Strahlungsenergie und/oder den
Reflexionswinkel der den Detektor (10) von dem Diamanten
erreichenden Strahlungsenergie einzustellen.
17. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach Anspruch 4 und
einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die
Strahlungsenergie in den Pavillion (26) eintritt und aus diesem
austritt und die Tafel (23) die Probenkontaktoberfläche
bildet.
18. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, worin die größte Abmessung der
Kalette für die Ultramikroskopieanalyse weniger als 10
Mikrometer ist.
19. Strahlungsenergie-Spektroskopiesystem nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, worin die größte Abmessung der
Probenoberfläche weniger als 10 Mikrometer ist.
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DE69218520T3 DE69218520T3 (de) | 2001-02-08 |
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