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红外成像系统空间分辨率说明
点击次数:814 发布时间:2016-09-13
 红外成像系统空间分辨率
ATR模式包括ATR单点物镜与ATR成像附件两种测量方式。如果使用ATR单点物镜进行成像分析,每次只能测量与内反射晶体接触的一个像素,然后使晶体与样品脱离,移动样品使内反射晶体接触下一个像素并进行测量,直到获得所有像素的光谱。很明显的问题是,内反射晶体与样品接触后很容易被污染,影响后续像素测试结果的准确性,而且所有像素逐个测量的方式非常耗时。如果使用ATR成像附件,内反射晶体与所测样品一起固定在样品台上,二者之间没有相对位移,避免了晶体污染造成的测量误差。样品台同步移动内反射晶体与所测样品,改变红外光束在内反射晶体上的入射位置,完成所有像素的测量。由于可以使用阵列检测器,ATR成像的测试速度也非常快。但是,受到内反射晶体尺寸的影响,ATR成像的测试面积比较小(目前仪器上通常配备的反射晶体的直径为500 mm,zui大可以定制直径为2 mm的晶体,但应同时考虑检测器、软件等因素)。此外, ATR单点物镜与ATR成像附件有个共同的问题:该方法只能测量距离内反射晶体表面几个微米深的样品部分;在样品表面与内部不一致时,该方法获得的一般只是表面信息。    
 
空间分辨率是指被测试的样品采用显微红外“见到”的zui小测试面积。采用红外显微光谱仪器的可见光显微系统对样品进行观察,选择感兴趣的测试区域,然后将其划分成若干个采样微区,通常将这些采样微区称为“像素(pixel)”。像素的尺寸是由仪器测试能力与样品表征要求共同决定的。较小的像素尺寸可以提高测试结果的空间分辨率,但是光谱信噪比会降低,测量相同面积的区域时所需时间也要增加。 
   
由于红外光波长较长,易产生衍射现象,不能像可见显微镜将样品放大至1 mm甚至更小,一般常规的红外图像系统空间分辨率极限在6 mm左右,所获得的红外指纹图谱为6′6 mm区域的信息集合。
    
若要提红外成像系统的空间分辨率,可以考虑选择衰减全反射(ATR模式)。由于常规红外光谱透射或反射成像时物镜与样品之间的介质为空气,而ATR模式中物镜与样品之间的折射率更高的内反射晶体为介质,因而光束半径可以更小,即成像测试时的空间分辨率更高。例如,锗的折射率是空气的4倍,因此以锗作为内反射晶体时,ATR模式的空间分辨率比常规透射或反射模式高4倍左右。所以,在仪器厂家的宣传中可见ATR模式空间分辨率为1.56 mm的说法,应特别注意,此时为其名义空间分辨率,或称像素空间分辨率,而非实际真正的空间分辨率。 
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