锤子
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尽管红外微光谱有广阔的用途,但是由于光学 规则与实际设计的局限性,其基本的空间分辨率受到 了限制。傅里叶变换红外光谱的空间分辨率局限于3 倍的红外辐射波长。通过使用衰减全反射(ATRl的方 式,可以将其空间分辨率接近于其辐射波长。本文 将描述一种新的技术可以解决分辨率的限制,提供 一种在200 nm及其之上可以测量样品物理和化学性 质的方法。 1从微米级光谱到纳米级光谱 美国Anasys Instruments研发的纳米级红外光谱(Nano IR)系统 通过利用原子力显微镜(AFM)的针尖测量红外吸收的方式,突破了传统 的红外光谱分辨率的局限。样品通过可调的红外源 进行修饰。当红外射线被某一区域的样品吸收的时 候,该区域就被加热了。这种热可以产生出一个快 速热膨胀的脉冲,该脉冲可以被AFM悬臂尖端检测 到。与“远场”光学相比,该技术特点在于:吸收 的辐射可以通过极端近场的尖端得到测量。 AFM在纳米尺度研究测量有较好的应用,并且 已很好地应用于材料科学和工程方面。若应用于纳 米科学与纳米技术研究领域将能获得数十亿美元研 究经费的投资,这一点已被广泛认可。但AFM不足 之处在于:不能测量出样品的化学性质。实际上, 在AFM针尖下能够鉴定出材料性质的能力被人们认 为是探针显微分析的重要目标。 当AFM测量出材料的力学、电学、磁学和热学 性质时,对于材料的化学性质却是未知的。在此, Nano IR能够在亚微型的尺度上实现对分析样品的红 外光谱分析,测定由特定分子振动引起的红外波长 吸收,并提供AFM针尖下样品的化学信息。 传统的傅里叶变换红外光谱的分辨率限制于一 种被称为衍射极限的基本物理极限。衍射极限使其空 间分辨率被限制为只是几倍于使用光的波长。通常情 况下,分辨率的局限性大概是传统的发射波长的3倍 或者与较优的仪器(例如ATR)相同的波长。在c—H区 域,大约相当于3一10um。与之相比,Nano IR仪器 的空间分辨率可以在测量测度上达到低至200 nm。
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