ATR Korrektur

Was ist ATR?

ATR ist die Abkürzung für eine spektroskopische Technik mit dem englischen Namen 'Attenuated Total Reflection (ATR)'. Bei dieser Technik wird der IR-Strahl eines IR-Spektrometers durch Totalreflexion durch einen IR-transparenten Kristall geleitet. Aufgrund der quantenmechanischen Eigenschaften des IR-Lichts, dehnt sich das elektromagnetische Feld etwa ein Micron über die Kristalloberfläche aus und bildet ein sogenanntes verschwindendes Feld. Wird eine Probe auf die Oberfläche des Kristalls gebracht, so tritt diese in Wechselwirkung mit dem verschwindenden Feld und trägt damit zur Absorption des IR-Strahls bei.

Warum muss das IR-Spektrum korrigiert werden?

Die IR-Spektren eines ATR-Spektrometers und die Transmissionsspektren eines regulären IR-Spektrometers unterscheiden sich. Die ATR-Technik verursacht relative Verschiebungen in der Bandintensität und absolute Verschiebung in der Frequenz. Die relative Intensitätsverschiebung ist gut beschrieben und kann einfach korrigiert werden, die absolute Verschiebung in der Frequenzdomäne ist allerdings schwieriger zu korrigieren. Folglich wird die Frequenzverschiebung häufig ignoriert. Der ATR-Algorithmus der Software korrigiert nur die relative Verschiebung.

ATR-Korrekturalgorithmus

Relative ATR-Verschiebungen werden in Abhängigkeit der Eindringtiefe des IR-Strahls korrigiert.

Die Eindringtiefe ist proportional zur Wellenlänge. Unter Messbedingungen hängt die Eindringtiefe stark von der Instrumentenkonfiguration ab, kann aber in erster Näherung mit der Wellenlänge gleichgesetzt werden.

Die folgende Gleichung gibt eine quantitative Beschreibung der Eindringtiefe  Dp wieder:

Legende:

Dp	Eindringtiefe
n	Wellenzahl
nc	Brechungsindex des Kristalls
ns	Brechungsindex der Probe
a	korrigierter Einfallwinkel

 

Die Eindringtiefe mussŸ für jeden Datenpunkt des Spektrums berechnet werden. In der Praxis werden stattdessen die Intensitäten Ii jedes Datenpunktes anhand der geschätzten relativen Verschiebung mit folgender Formel neu berechnet:

Legende:

Icor	korrigierte Intensität des Datenpunktes
Ii	ursprüngliche Intensität des Datenpunktes
ni	Wellenzahl des Datenpunktes
ns	Referenzwellenzahl

 

Führen Sie zunächst eine Basislinienkorrektur durch. Die Ergebnisse einer ATR Korrektur sind stark abhängig von einer guten Basislinie des Spektrums. Führen Sie daher zunächst eine Basislinienkorrektur durch um optimale Ergebnisse zu erhalten.