Lehramt - Institut für Physikalische Chemie

Schwingungsspektroskopie
Entartung verschiedener Schwingungen) werden die Spektren zusätzlich verkompliziert. Zu
beachten ist ferner, dass aus der großen Zahl möglicher Schwingungen nicht alle infrarotaktiv
sind. Hier kann die Ramanspektroskopie eingesetzt werden, bei welcher die Änderung der
Polarisierbarkeit bei einer Schwingung Voraussetzung für einen Übergang ist. Für Moleküle
mit Inversionszentrum sind gerade diejenigen Schwingungen ramanaktiv, die infrarotinaktiv
sind (Alternativ-Verbot).
3.1.1.5. Das Infrarotspektrometer
Prinzipielle Bauelemente aller Infrarotspektrometer sind die Strahlungsquelle, der Spektralapparat,
der Detektor sowie eine Ausgabeeinheit (Computer).
Als Strahlungsquelle im IR-Bereich verwendet man Plancksche Strahler mit der ihnen eigenen
Energieverteilung, welche bei der Messwertgewinnung berücksichtigt werden muss. Beispiele
sind:
• Siliciumcarbidstäbe (Globar) mit einer Betriebstemperatur von 1500 K. Die Zündung
erfolgt direkt durch Anlegen einer geeigneten Spannung.
• Der Nernst-Stift (Stäbchen aus ZrO mit Zusätzen von Lanthanoxiden) mit einer Betriebstemperatur
von 1900K. Dieser muss von außen beheizt werden, besitzt aber eine
höhere Strahlungsintensität.
• NeuersindmitHeizwendelnumwickelteKeramikstäbchen,welchevongesintertenSchichten
aus Aluminiumoxid und Zirkonsilicat umgeben sind und sich durch ihren wartungsfreien
Betrieb und mechanische Stabilität auszeichnen.
• Wolfram-, Quarz-Halogen-, Deuterium- und Quecksilberhochdrucklampen
• DasimPraktikumverwendeteGerätenthälteinenbei1300KarbeitendenSchwarzkörperhohlraumstrahler.
• InZukunftwirdderEinsatzvonDiodenlasernvomBleichalkogenid-Typ imMIR-Bereich
erwartet.
Infrarotdetektoren wandeln die einfallende Strahlungsintensität in ein elektrisches Signal um.
Man unterscheidet zwischen thermischen Detektoren und Quantendetektoren. Thermische
Detektoren besitzen eine wellenlängenunabhängige Empfindlichkeit:
• Golay-Zelle:Dieseistsehr empfindlich gegenErschütterungen undFremdlichteinfall und
wird daher heute nicht mehr verwendet. Sie ist eine kleine gasgefüllte Zelle mit einem
IR-durchlässigen Fenster. Die Strahlung wird von einem schwarzen Film absorbiert,
erhitzt ein Gas und übt dadurch Druck auf die verspiegelte Rückwand aus, die Teil
eines optischen Systems ist. Die Zelle besitzt einen großen linearen Arbeitsbereich und
war früher weit verbreitet.
• Thermoelemente, die mit Hilfe einer Kontaktstelle aus zwei verschiedenen Metallen
Wärmeenergie in elektrische Energie (Thermospannung) umwandeln. Sie besitzen eine
geringe Ansprechzeit.
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