The invention relates to a ATR reflection element, which comprises a body and a transmission layer having a first effective refractive index N1, which includes a first layer boundary and a relative second layer boundary, in which the transmission layer is designed and configured to absorb a fluid through the second layer boundary, in which the transport layer is adjacent body, in which the boundary between the transport layer and the body is bounded by the body. The first layer boundary is formed, in which the transmission layer has a second effective refractive index N2 at the second layer boundary, with the first effective refractive index N1 greater than second effective refractive index N2 and second effective refractive index N2 greater than 1, of which the first effective refractive index N1 and the second effective refractive index N2 are in the vacuum of IR wavelength lambda ATR at 25 C under each condition. It is determined that the lambda ATR is selected from the wavelength range of 2 m to 20 m. In addition, the invention relates to a ATR spectrometer comprising the ATR reflecting element and a ATR spectroscopic method.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】ATR反射元件和ATR光谱方法
本专利技术涉及用于加强ATR-IR光谱中的吸收信号的ATR反射元件、具有ATR反射元件的ATR光谱仪、ATR光谱方法和用于所述ATR反射元件的生产方法。
技术介绍
衰减全反射红外光谱(下文以缩写形式称为ATR)是已建立的、广泛使用的用于分析分析物和流体的方法，具体地，用于分析主要是非透明的物质，换言之，妨碍或阻止标准传输测量的物质。ATR光谱仪和用于红外光谱的结构经常使用所谓的ATR反射元件。根据它们所基于的物理效应，这些元件对所使用的辐射必须比待测试的介质具有更高的折射率。ATR反射元件通常具有用于耦合使用的辐射的表面区域和用于解耦使用的辐射的表面区域。另外，它们具有用于与待测试的介质相接触的表面区域。全反射在后面的表面区域上发生。此处ATR反射元件可设计为单反射元件或多次反射元件。ATR反射元件由对所使用的辐射具有高折射率的材料制造。通常，使用硒化锌、金刚石、溴碘化铊、AMTIR、锗或硅。在上述ATR反射元件旁边，ATR光谱仪经常具有辐射源和用于所反射的辐射的检测器，其中，辐射源例如为红外激光器和/或黑体辐射计(灼热丝)，检测器...
【技术保护点】
1.ATR反射元件，具体为ATR‑IR反射元件，包括：主体，具有第一有效折射率n1；传输层，具有第一层边界和相对的第二层边界，其中，所述传输层设计和配置成通过所述第二层边界摄取流体；其中，所述传输层邻接所述主体，具体地，邻接所述主体的第一边界表面区域，其中，传输层与所述主体之间的边界由所述第一层边界形成，其中，所述传输层在所述第二层边界处具有第二有效折射率n2，其中，所述第一有效折射率n1大于所述第二有效折射率且所述第二有效折射率n2大于1，其中，所述第一有效折射率n1和所述第二有效折射率n2每个均在IR波长λATR处在25℃的真空中确定，其中，λATR从2μm至20μm的波长范围中选取。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.14 DE 102015011687.81.ATR反射元件，具体为ATR-IR反射元件，包括：主体，具有第一有效折射率n1；传输层，具有第一层边界和相对的第二层边界，其中，所述传输层设计和配置成通过所述第二层边界摄取流体；其中，所述传输层邻接所述主体，具体地，邻接所述主体的第一边界表面区域，其中，传输层与所述主体之间的边界由所述第一层边界形成，其中，所述传输层在所述第二层边界处具有第二有效折射率n2，其中，所述第一有效折射率n1大于所述第二有效折射率且所述第二有效折射率n2大于1，其中，所述第一有效折射率n1和所述第二有效折射率n2每个均在IR波长λATR处在25℃的真空中确定，其中，λATR从2μm至20μm的波长范围中选取。2.根据权利要求1所述的ATR反射元件，其特征在于，所述ATR反射元件具有所述主体的用于耦合电磁辐射的至少一个第二边界表面区域以及所述主体的用于解耦电磁辐射的至少一个第三边界表面区域，所述第二边界表面区域和所述第三边界表面区域优选地布置成与所述传输层和/或所述第一边界表面区域相对。3.根据权利要求1或2所述的ATR反射元件，其特征在于，所述传输层包括多个实心第一结构元件和/或朝向所述第二层边界开放的多个中空第一结构元件，具体地，包括彼此间隔开的多个实心第一结构元件和/或朝向所述第二层边界开放的、彼此间隔开的多个中空第一结构元件，或由彼此间隔开的多个实心第一结构元件和/或朝向所述第二层边界开放的、彼此间隔开的多个中空第一结构元件形成。4.根据前述权利要求中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述传输层的所述中空第一结构元件和/或实心第一结构元件是周期性或非周期性布置的，具体为周期性布置的，使得所述第一层边界和所述第二层边界之间布置有至少一个横截面区，具体地多个横截面区，具体地，所述横截面区与所述第一层边界和所述第二层边界平行且间隔开，和/或与所述第二层边界正交，其中，所述横截面区包括类似配置的实心区域和/或开放中空区域，所述实心区域周期性地或非周期性地布置成彼此界定开，具体为周期性布置的，所述实心区域具体为所述实心第一结构元件的实心区域，所述开放中空区域彼此界定开，具体为朝向所述第二层边界开放的所述中空第一结构元件的开放中空区域，具体地，其中，所述实心区域和所述开放中空区域交替地且相互邻近地布置。5.根据前述权利要求中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述第一层边界和所述第二层边界平行布置，具体地配置为成平行面的平面，其中，所述实心第一结构元件和/或朝向所述第二层边界开放的所述中空第一结构元件优选地从所述第一层边界延伸至所述第二层边界。6.根据权利要求3和5中一项所述的ATR反射元件，其特征在于，周期性布置的所述实心第一结构元件和/或朝向所述第二层边界开放的所述中空第一结构元件的至少一个晶格常数，优选地所有所述晶格常数，和/或周期性或非周期性布置的所述实心第一结构元件和/或朝向所述第二层边界开放的所述中空第一结构元件的平均间距满足条件(Ia)其中，n1是所述第一有效折射率，以及pmax是所述晶格常数和/或所述平均间距的值。7.根据权利要求3至6中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，朝向所述第二层边界开放的所述中空第一结构元件形成为凹陷部，具体地包括孔或气孔，和/或所述实心第一结构元件形成为升高部，具体地包括柱状部或块状部，具体地，其中，仅存在升高部而没有开放中空第一结构元件或者仅存在凹陷部而没有实心第一结构元件。8.根据权利要求3至7中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述实心第一结构元件和/或朝向所述第二层边界开放的所述中空第一结构元件具有至少一个晶格常数和/或一个平均间距，所述至少一个晶格常数和/或所述一个平均间距处于0.1μm至4μm范围内，优选地处于0.4μm至2μm范围内，以及特别优选地处于0.7μm至1.3μm范围内。9.根据权利要求3至8中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述实心第一结构元件具有填充系数，所述填充系数处于所述传输层的1％体积至85％体积范围内，优选地3％体积至30％体积的范围内，以及特别优选地10％体积至20％体积的范围内。10.根据权利要求3至9中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述实心第一结构元件具有高度和/或朝向所述第二层边界开放的所述中空第一结构元件具有深度，所述高度或所述深度从所述第一层边界朝向所述第二层边界确定，处于0.5μm至50μm的范围内，具体地处于1μm至20μm的范围内，以及特别优选地处于4μm至6μm的范围内，和/或所述第一层边界与所述第二层边界之间的距离处于0.5μm至50μm的范围内，具体地处于1μm至20μm的范围内，以及特别优选地处于4μm至6μm的范围内，和/或从所述第一层边界到所述第二层边界的距离与所述实心第一结构元件的所述高度或朝向所述第二层边界开放的所述中空第一结构元件的所述深度相对应。11.根据权利要求3至10中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述实心第一结构元件和/或朝向所述第二层边界开放的所述中空第一结构元件每个均具有至少一个横截面区，具体地具有多个相同的横截面区，具体地，根据权利要求4，具体地，所述横截面区与所述第一层边界和/或所述第二层边界正交和/或平行。12.根据前述权利要求中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述第二边界表面区域和/或所述第三边界表面区域具有第二结构元件，具体为实心第二结构元件和/或开放中空第二结构元件，和/或所述ATR反射元件包括至少一个第四边界表面区域，所述至少一个第四边界表面区域具有第二结构元件，具体为实心第二结构元件和/或开放中空第二结构元件。13.根据前述权利要求中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述主体和所述传输层，具体为所述主体和所述实心第一结构元件，由一种材料组成，具体地，构造成整块件，和/或所述主体和所述实心第二结构元件由一种材料组成，具体地，构造成整块件。14.根据前述权利要求中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述第一有效折射率n1和所述第二有效折射率n2每个均使用IR波长为15μm的电磁辐射在25℃下的真空中确定，所述IR波长具体为10μm，优选地5μm，特别优选地2μm。15.根据前述权利要求中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述ATR反射元件和/或所述主体，具体为包括所述第一结构元件和/或所述第二结构元件的所述ATR反射元件，包括晶体或构成晶体，所述晶体具体为单晶体，和/或所述ATR反射元件部分或完全地由硅和/或锗和/或硒化锌和/或金刚石和/或碘溴化铊和/或AMTIR形成，优选地由硅、锗或硒化锌形成。16.根据权利要求12至15中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，具有第二结构元件的所述边界表面区域不布置在所述ATR反射元件的存在有所述传输层的侧部上，和/或具有第二结构元件的所述边界表面区域布置在所述ATR反射元件的与所述传输层相对的侧部上。17.根据前述权利要求中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述ATR反射元件设计为单反射元件或多次反射元件。18.根据权利要求12至17中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，各个相邻的实心第二结构元件之间的平均间距和/或各个相邻的中空第二结构元件之间的平均间距大于各个相邻的实心第一结构元件之间的平均间距和/或朝向所述第二层边界开放的各个相邻的中空第一结构元件之间的平均间距，和/或所述实心第一结构元件和/或所述中空第一结构元件以及所述实心第二结构元件和/或所述中空第二结构元件是周期性布置的，具体地，其中，所述中空第二结构元件和/或所述实心第二结构元件的至少一个晶格常数大于所述中空第一结构元件和/或所述实心第一结构元件的至少一个晶格常数，优选地大于所述中空第一结构元件和/或所述实心第一结构元件的所有所述晶格常数。19.根据权利要求12至18中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述实心第二结构元件和/或所述中空第二结构元件每个均具有平均间距和/或至少一个晶格常数，所述至少一个晶格常数具体为布拉维晶格常数，优选地，所有所述晶格常数处于30μm至3000μm的范围内，优选地100μm至1000μm的范围内，以及特别优选地400μm至600μm的范围内，和/或所述实心第一结构元件和/或所述中空第一结构元件的平均间距和/或至少一个晶格常数、优选地多个晶格常数、特别优选地所有晶格常数每个均小于所述实心第二结构元件和/或所述中空第二结构元件的相应平均间距和/或至少一个晶格常数、优选地多个所述晶格常数、特别优选地所有晶格常数的至少五分之一、具体地十分之一。20.根据权利要求12至19中任一项所述的ATR反射元件，其特征在于，所述中空第二结构元件包括或构成为V形槽，具体地通过高原区间隔开的V形槽，优选地通过根据权利要求19的平均间距间隔开的槽。21.根据权利要求20所述的ATR反射元件，其特征在于，所述V形槽具有处于15μm至1517μm范围内的平均深度或绝对深度，优选地50μm至1000μm范围内的平均深度或绝对深度，以及特别优选地100μm至300μm范围内的平均深度或绝对深度。22.根据权利要求20或21所述的ATR反射元件，其特征在于，所述主体的设置有第二结构元件的所述边界表面...
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