Patent DE-102015011687-B4 (DE)
Title: ATR-Reflexionselement und ATR-Spektroskopieverfahren
Inventor: SYKORA LORENZ
IPC: G01N21/00
Filed: 2015-09-14
Granted: 2023-05-11
Abstract: ATR-Reflexionselement (1), insbesondere ATR-IR-Reflexionselement, umfassendeinen Grundkörper (10) mit einem ersten effektiven Brechungsindex n1,eine Transmissionsschicht (2), welche eine erste Schichtgrenze (21) und eine gegenüberliegende zweite Schichtgrenze (22) aufweist,wobei die Transmissionsschicht (2) ausgelegt und eingerichtet ist, um über die zweite Schichtgrenze (22) ein Fluid aufzunehmen,wobei sich die Transmissionsschicht (2) an den Grundkörper (10), insbesondere einen ersten Grenzflächenbereich des Grundkörpers (10), anschließt,wobei die Grenze zwischen Transmissionsschicht (2) und Grundkörper (10) durch die erste Schichtgrenze (21) ausgebildet ist,wobei die Transmissionsschicht (2) an der zweiten Schichtgrenze (22) einen zweiten effektiven Brechungsindex n2aufweist,wobei der erste effektive Brechungsindex n1größer ist als der zweite effektive Brechungsindex n2und der zweite effektive Brechungsindex n2größer ist als 1,wobei der erste effektive Brechungsindex n1und der zweite effektive Brechungsindex n2jeweils im Vakuum bei 25 °C bei der IR-Wellenlänge λATRzu bestimmen sind, wobei λATRaus dem Wellenlängenbereich 2 µm bis 20 µm ausgewählt ist,wobei die Transmissionsschicht (2) eine Vielzahl an massiven und/oder zur zweiten Schichtgrenze (22) hin offenen hohlen ersten Strukturelementen (25) umfasst,wobei die massiven ersten Strukturelemente (25) eine Höhe und/oder die zur zweiten Schichtgrenze (22) hin offenen hohlen ersten Strukturelemente (25) eine Tiefe, ermittelt von der ersten Schichtgrenze (21) in Richtung der zweiten Schichtgrenze (22), im Bereich von 1 bis 50 µm aufweisen,wobei das ATR-Reflexionselement (1) mindestens einen zweiten Grenzflächenbereich (11) des Grundkörpers (10) zum Einkoppeln von elektromagnetischer Strahlung (30) sowie mindestens einen dritten Grenzflächenbereich (12) des Grundkörpers (10) zum Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung (30) aufweistwobei der zweite und/oder dritte Grenzflächenbereich (11, 12) zweite Strukturelemente (13), insbesondere massive und/oder offene hohle zweite Strukturelemente (13), aufweist,wobei die ersten Strukturelemente (25) eine Subwellenlängenstruktur hinsichtlich der Wellenlänge λATRbilden und/oder wobei die Transmissionsschicht (2) eine Subwellenlängenstruktur hinsichtlich der Wellenlänge λATRumfasst,wobei die elektromagnetische Strahlung (30) so in das ATR-Reflexionselement (1) einkoppelbar ist, dass sie unter dem Winkel a1mitsin−1(n3n1b)<α1<sin−1(n2cn1b)auf die erste Schichtgrenze (21) trifft,wobei n3einen sechsten effektiven Brechungsindex des Fluids und/oder der Analyten (40) bei einer verwendeten Wellenlänge λATR2und Messtemperatur darstellt, undwobei n2ceinen siebten effektiven Brechungsindex der Transmissionsschicht (2) mit dem Fluid für die verwendete Wellenlänge λATR2an der ersten Schichtgrenze (21) darstellt,wobei n2cmaßgeblich vom Brechungsindex der massiven Bereiche (23) der Subwellenlängenstrukur, dem Füllfaktor der Transmissionsschicht (2) und dem sechsten Brechungsindex n3des Fluids und/oder der Analyten (40) abhängt,wobei n1beinen dritten effektiven Brechungsindex des Grundkörpers (10) des ATR-Reflexionselements (1) bei Licht der Wellenlänge λATR2und bei 25°C im Vakuum darstellt, a1den Einfallswinkel an der ersten Schichtgrenze (21) bezeichnet, undλATR2eine in dem besagten ATR-Spektrometer zur Messung verwendete Wellenlänge angibt.