红外那些事3——分束器知多少？

2022-10-18 14:59

文章转载自仪点点科学公众号

相当一部分人对于FTIR干涉仪分束器材质的了解停留在KBr，因为KBr能够满足常规使用需求。

当你的研究/应用需求需要将红外谱仪波段往短波扩展到NIR，甚至UV-Vis；或者往长波远红外，甚至太赫兹扩展的时候，单一的KBr是无法胜任的。

市面上有哪些分束器材质可选？

老规矩，人狠话不多，上图。

备注：

1 信息从网络/文献可以得到；

2 Mylar膜为PET聚合物材质；

理想的分束器

1 反射/透射比例尽可能接近50:50；

2 S/P偏光的差异尽可能小；

其中：

n表示：分束器折射率；

Ros表示：S偏振光反射率；

Rop表示：P偏振光反射率；

θ表示：入射角度；

上图可以总结两点：

1 入射角度越小，S/P偏光的反射率差异越小；

2 折射率的最优值，对应于入射光的反射率尽可能接近50%；

我们用4Ro*To（To为透射率）来评估分束器的效能，数值越高，整体干涉性能越好。

效能值最高为1，比如反射率和透射率都是50%，效能值=4*0.5*0.5=1，这是理想状态。

举例说明：在远红外波段，PET材质（Mylar膜）和Si材质，p偏振光和s偏振光，不同入射角度，效能计算对比如下。

两个折射率差异很大的材料呈现出共同的特征：不同偏光的干涉效能差异，小角度入射远低于大角度。

远红外分的比较细，不同厚度的Mylar膜在不同的波段可以获得最优的干涉效能。

看下图，如果是中红外波段，ZnSe的折射率几乎处于最优的区域，配合小角度入射，反射率接近50%，分束器效能接近1！！！

相比之下，KBr的干涉效能就要低很多，不过光谱范围要稍微宽一些。至于其他波段的分束器，对应相应的折射率去计算，可大致了解。

最后附上一些常见分束器对应不同波长的折射率和偏光反射率图。

石英@1um

CaF2@2um

KRS-5@10um

ZnSe@10um

CsI@25um

Si@20um

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