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。

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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;

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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*ToTo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。

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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。

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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!!!

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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

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CaF2@2um

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KRS-5@10um

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ZnSe@10um

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CsI@25um

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Si@20um

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