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紅外成像系統(tǒng)空間分辨率說明
點擊次數(shù)：2651 更新時間：2016-09-13
紅外成像系統(tǒng)空間分辨率
ATR模式包括ATR單點物鏡與ATR成像附件兩種測量方式。如果使用ATR單點物鏡進行成像分析，每次只能測量與內(nèi)反射晶體接觸的一個像素，然后使晶體與樣品脫離，移動樣品使內(nèi)反射晶體接觸下一個像素并進行測量，直到獲得所有像素的光譜。很明顯的問題是，內(nèi)反射晶體與樣品接觸后很容易被污染，影響后續(xù)像素測試結(jié)果的準確性，而且所有像素逐個測量的方式非常耗時。如果使用ATR成像附件，內(nèi)反射晶體與所測樣品一起固定在樣品臺上，二者之間沒有相對位移，避免了晶體污染造成的測量誤差。樣品臺同步移動內(nèi)反射晶體與所測樣品，改變紅外光束在內(nèi)反射晶體上的入射位置，完成所有像素的測量。由于可以使用陣列檢測器，ATR成像的測試速度也非常快。但是，受到內(nèi)反射晶體尺寸的影響，ATR成像的測試面積比較小(目前儀器上通常配備的反射晶體的直徑為500 mm，zui大可以定制直徑為2 mm的晶體，但應(yīng)同時考慮檢測器、軟件等因素)。此外， ATR單點物鏡與ATR成像附件有個共同的問題：該方法只能測量距離內(nèi)反射晶體表面幾個微米深的樣品部分;在樣品表面與內(nèi)部不一致時，該方法獲得的一般只是表面信息。
空間分辨率是指被測試的樣品采用顯微紅外“見到”的zui小測試面積。采用紅外顯微光譜儀器的可見光顯微系統(tǒng)對樣品進行觀察，選擇感興趣的測試區(qū)域，然后將其劃分成若干個采樣微區(qū)，通常將這些采樣微區(qū)稱為“像素(pixel)”。像素的尺寸是由儀器測試能力與樣品表征要求共同決定的。較小的像素尺寸可以提高測試結(jié)果的空間分辨率，但是光譜信噪比會降低，測量相同面積的區(qū)域時所需時間也要增加。
由于紅外光波長較長，易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，不能像可見顯微鏡將樣品放大至1 mm甚至更小，一般常規(guī)的紅外圖像系統(tǒng)空間分辨率極限在6 mm左右，所獲得的紅外指紋圖譜為6′6 mm區(qū)域的信息集合。
若要提紅外成像系統(tǒng)的空間分辨率，可以考慮選擇衰減全反射(ATR模式)。由于常規(guī)紅外光譜透射或反射成像時物鏡與樣品之間的介質(zhì)為空氣，而ATR模式中物鏡與樣品之間的折射率更高的內(nèi)反射晶體為介質(zhì)，因而光束半徑可以更小，即成像測試時的空間分辨率更高。例如，鍺的折射率是空氣的4倍，因此以鍺作為內(nèi)反射晶體時，ATR模式的空間分辨率比常規(guī)透射或反射模式高4倍左右。所以，在儀器廠家的宣傳中可見ATR模式空間分辨率為1.56 mm的說法，應(yīng)特別注意，此時為其名義空間分辨率，或稱像素空間分辨率，而非實際真正的空間分辨率。
