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IR-Spektroskopie

FTIR-Spektroskopie

Spektrometer IFS48

Messspektren

• Leerkanal
• GaAs (undotiert)
• GaAs (dotiert)
• GaAsN

Zusammenfassung

Geschichte

Exkurs:
IR-Ellipsometrie

Vortrag:
FTIR & IRSE

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Geschichte der FTIR - Spektroskopie

Kurzbeschreibung

Die Grundlagen für die IR-Spektroskopie wurden um 1800 gelegt, als der Musiker und Astronom F. W. Herschel (1738-1822) die infrarote Strahlung entdeckte. Er untersuchte die einzelnen Farben des Sonnenspektrums und die dadurch verursachte Erwärmung einer geschwärzten Fläche. Er stellte dabei auch eine starke Temperaturerhöhung jenseits des roten Bereichs fest[1]. Der nächste vorbereitende Schritt war die Entwicklung des Michelson-Interferometers 1891 durch A. A. Michelson (1852-1931, Nobelpreis für Physik 1907). Ursprünglicher Anlass für den Bau des ersten Instruments war der Nachweis der Erdbewegung relativ zum Äther. Die Ergebnisse des Versuchs bewiesen aber das Gegenteil [5].

Lord Rayleigh (1842-1919, Nobelpreis für Physik 1904) erkannte, dass man mit Hilfe der Fouriertransformation aus einem gemessenen Interferogramm das dazugehörige Spektrum berechnen kann. Er war es auch, der 1912 vorschlug, das Interferogramm mit einer Dreiecksfunktion zu multiplizieren, um das abrupte Abbrechen aufgrund der endlichen Messstrecke zu unterdrücken [6,7]. Er entwickelte somit die Apodisation. Die erste Form der Fouriertransformations-Spektroskopie verwendeten Rubens und Wood 1911. Sie benutzten ein Zweiplatteninterferometer aus Quarz und arbeiteten im fernen Infrarot. Wegen dem zu hohen Rechenaufwand, verwarfen sie ihre Methode aber wieder.

Erst 1953 begann das Interesse für die FTIR-Spektroskopie erneut zu erwachen, als Fellgett den Multiplex-Vorteil gegenüber Gitterspektrometern erkannte [4]. 1956 veröffentlichten Gebbie und Vanesse das erste mit einem Michelson-Interferometer gemessene, langwellige IR-Spektrum [3]. Daraufhin vergingen nur einige Jahre, bis die ersten kommerziellen FTIR-Spektrometer von Grubb Parsons (1962) und Research and Industrial Instruments Company (1964) gebaut wurden [7]. Mit der Entwicklung des Fast-Fouriertransformations-Algorithmus durch Cooley und Tuckey 1965 konnte auch der Rechenaufwand entscheidend verringert werden. Durch die gleichzeitig beginnende Entwicklung immer leistungsfähigerer Computer, gelang der FTIR-Spektroskopie endgültig der Durchbruch [2].

Heute ist die FTIR-Spektroskopie ein sehr vielseitig einsetzbares Werkzeug und in vielen Wissenschaftsbereichen sehr weit verbreitet.

Literatur