光学常数的测量方法.pdf

光学常数的测量方法 第一类方法： 2 3 -1 吸收谱方法：适用于透明或吸收吸收较小( α10 ~10 cm ） 的波段,并直接测量与某一微观特征吸收过程相联系的消光系数 谱K( ω) 。 反射谱方法：适用于材料不透明，亦即吸收吸收较大 （α102~103 cm-1 ）的波段。 不包含位相信息，原则上这个相位可以通过KK关系得到 为获得完整的光学常数谱，需要进行KK变换。一般说来，KK 变换原则上需要已知全波段上的吸收光谱和反射光谱数据，并 在光谱测量范围两端，尤其是远红外波段和远紫外端对已有光 谱测量数据作合理外推，同时可以用求和规则来检测和论证这 种外推以及KK变换结果的合理性。 椭圆偏振光谱 第二类方法： 椭圆偏振光谱法：通过反射光束或透射光束振幅衰减和相位改 变的同时测量，它可以经由光谱测量，而不必借助KK变换直 接求得被测样品的光学常数。 一束线偏振光以大角度入射，其s,p分量以不同的强度和相对相 移被样品反射，形成椭圆偏振光。椭圆的形状和取向依赖于入射 光的初始偏振方向，入射角，当然更重要的是依赖于材料表面的 性质。测量光偏振态和s,p方向复振幅比，Fresnel方程将各种材 料本征性质（介电系数、厚度等）直接和这些测量量关联起来。 椭圆偏振光谱 其中： 对于均匀材料： o 实际测量时，固定偏振片在0-90 间的 某些角度上，旋转分析器，可得到调 制的强度比。 椭偏光谱 椭圆偏振光谱 同步辐射椭偏光谱：掠角入射，高亮度的光源将 大大提高信号的强度 ANKA infrared beamline 特殊样品环境－变温 研究材料温度下的相变 小结 测量方式选择：根据样品情况选择 透射，反射(镜面，漫反射, ATR), 显微成像，特殊 样品环境 波段 样品准备： 根据样品情况和测量方式选择 数据采集参数选择： •检测器根据测量波段和需要的灵敏度选择 •分束器和光源根据测量波段选择 • 谱分辨率根据样品情况和需要获得的信息选择 • 扫描次数根据所需信噪比要求选择 • 显微成像空间分辨率根据样品情况和信噪比选择 • 波段范围根据需要获得的样品信息选择 • 采集速度根据检测器种类选择 数据分析 基团振动频率 中红外区： 4000-2500cm-1 X-H 伸缩振动区 O-H,C-H,N-H 2500-2000cm-1 三键伸缩振动区 C≡C, C≡N 2000-1500cm-1 双键伸缩振动区 C＝C，C＝O，C＝N 1500-600 cm-1 指纹区 远红外区： 重原子振动、分子骨架振动，分子转动，晶格振动 近红外区： 泛频和组合带，通常来自3000-1700cm-1的C-H,N- H,O-H的伸缩振动， 数据分析 在中红外波段，为了确定分子结构，一些建议： •先观察谱的高波数边(1500 cm-1), 集中在主要谱带上； • 列出每个谱带的可能归属； • 利用谱的低波数部分确认结构的可能性； • 不要指望指认每一个谱带； • 多峰检验，例如：乙醛在1700cm-1附近和2900-2700cm-1范围 内都有峰存在； • 寻找正面证据时也寻找反面证据，例如：如果在1850-1600cm-1 范围内没有吸收带，那么几乎不可能有羰基存在。 • 对于带强度必须小心对待，在一些条件下，即使对于