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紅外成像系統空間分辨率說明
點擊次數:2569 更新時間:2016-09-13
紅外成像系統空間分辨率
ATR模式包括ATR單點物鏡與ATR成像附件兩種測量方式。如果使用ATR單點物鏡進行成像分析,每次只能測量與內反射晶體接觸的一個像素,然后使晶體與樣品脫離,移動樣品使內反射晶體接觸下一個像素并進行測量,直到獲得所有像素的光譜。很明顯的問題是,內反射晶體與樣品接觸后很容易被污染,影響后續像素測試結果的準確性,而且所有像素逐個測量的方式非常耗時。如果使用ATR成像附件,內反射晶體與所測樣品一起固定在樣品臺上,二者之間沒有相對位移,避免了晶體污染造成的測量誤差。樣品臺同步移動內反射晶體與所測樣品,改變紅外光束在內反射晶體上的入射位置,完成所有像素的測量。由于可以使用陣列檢測器,ATR成像的測試速度也非???。但是,受到內反射晶體尺寸的影響,ATR成像的測試面積比較小(目前儀器上通常配備的反射晶體的直徑為500 mm,zui大可以定制直徑為2 mm的晶體,但應同時考慮檢測器、軟件等因素)。此外, ATR單點物鏡與ATR成像附件有個共同的問題:該方法只能測量距離內反射晶體表面幾個微米深的樣品部分;在樣品表面與內部不一致時,該方法獲得的一般只是表面信息。
空間分辨率是指被測試的樣品采用顯微紅外“見到”的zui小測試面積。采用紅外顯微光譜儀器的可見光顯微系統對樣品進行觀察,選擇感興趣的測試區域,然后將其劃分成若干個采樣微區,通常將這些采樣微區稱為“像素(pixel)”。像素的尺寸是由儀器測試能力與樣品表征要求共同決定的。較小的像素尺寸可以提高測試結果的空間分辨率,但是光譜信噪比會降低,測量相同面積的區域時所需時間也要增加。
由于紅外光波長較長,易產生衍射現象,不能像可見顯微鏡將樣品放大至1 mm甚至更小,一般常規的紅外圖像系統空間分辨率極限在6 mm左右,所獲得的紅外指紋圖譜為6′6 mm區域的信息集合。
若要提紅外成像系統的空間分辨率,可以考慮選擇衰減全反射(ATR模式)。由于常規紅外光譜透射或反射成像時物鏡與樣品之間的介質為空氣,而ATR模式中物鏡與樣品之間的折射率更高的內反射晶體為介質,因而光束半徑可以更小,即成像測試時的空間分辨率更高。例如,鍺的折射率是空氣的4倍,因此以鍺作為內反射晶體時,ATR模式的空間分辨率比常規透射或反射模式高4倍左右。所以,在儀器廠家的宣傳中可見ATR模式空間分辨率為1.56 mm的說法,應特別注意,此時為其名義空間分辨率,或稱像素空間分辨率,而非實際真正的空間分辨率。