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FTIR Microscopes
[IRT] RAS & Polarization | Thin Film · Surface · Molecular Orientation
RAS & Polarization
Thin Surface Layer와 Molecular Orientation을 Micro Area에서
Thin Film · Metal Surface · Fiber · Polymer · Molecular Orientation
FTIR Microscope는 단순한 Foreign Material Identification을 넘어, 금속 표면의 얇은 Film과 분자의 Orientation까지 분석 영역을 확장할 수 있습니다.
JASCO RAS-5000 Grazing Angle Objective와 IR Polarization Measurement를 이용하면 Metal Surface 위 특정 Micro Area의 Thin Film과 방향성을 가진 Material을 분석할 수 있습니다.
얇은 Surface Film과 방향성을 가진 Material은 서로 다른 접근이 필요합니다.
Thin Surface Layer
Metal Surface 위의 매우 얇은 Film에서는 일반 Reflection Spectrum의 Absorption Signal이 작을 수 있습니다.
Specific Micro Area
Sample 전체가 아니라 특정 Pattern, Defect 또는 Coating 위치만 선택하여 분석해야 할 수 있습니다.
Molecular Direction
Fiber, Oriented Polymer 및 Crystal에서는 Chemical Composition과 함께 Molecular Orientation도 중요합니다.
Surface Film과 Molecular Orientation을 위한 두 가지 분석
Polarized IR Beam을 Reflective Metal Surface에 Grazing Angle로 조사하여 Thin Film의 IR Absorption을 측정합니다.
일반 Reflection보다 Metal 위 얇은 Layer의 Chemical Information을 얻는 데 유리한 Measurement Geometry입니다.
Polarization Direction을 바꾸면서 Spectrum을 측정하면 Molecular Vibration Direction에 따른 Absorption 차이를 비교할 수 있습니다.
Fiber, Oriented Polymer, Crystal 및 Anisotropic Material의 Orientation 연구에 활용할 수 있습니다.
Metal Surface의 특정 Micro Area를 위한 Grazing Angle Objective
Macro Surface가 아닌 특정 Micro Area
일반 FTIR용 Grazing Angle Accessory가 비교적 넓은 Surface의 평균적인 정보를 측정한다면, Microscope RAS는 Observation Image에서 원하는 위치를 선택하여 측정할 수 있습니다.
따라서 Metal Surface 전체가 아니라 특정 Pattern, Defect, Electrode, Coating 또는 국부적인 Thin Film을 분석해야 하는 경우 유용하게 활용할 수 있습니다.
얕은 입사각을 이용하여 Thin Film의 IR Interaction을 증가
Surface에 가까운 방향으로 IR Beam을 조사
RAS에서는 IR Beam을 Metal Surface에 높은 입사각으로 조사합니다.
Beam은 Thin Film을 통과한 뒤 Reflective Substrate에서 반사되고, 다시 Film을 통과하면서 Surface Layer와 Interaction합니다.
이 Geometry와 Polarized IR을 이용해 Metal Surface 위의 얇은 Film에서 나타나는 Absorption을 관찰합니다.
Grazing Incidence
Surface에 가까운 방향으로 IR Beam을 조사하여 Thin Film과의 Interaction을 증가시킵니다.
Reflective Substrate
Metal과 같이 IR을 효과적으로 반사하는 기판 위의 Thin Film 분석에 활용합니다.
Polarized IR
Polarizer를 이용해 RAS Measurement에 적합한 Polarization Condition을 구성합니다.
Polarizer Direction에 따라 Spectrum이 크게 달라질 수 있습니다.
RAS에서는 Polarization Condition이 Surface Film의 IR Absorption을 얻는 데 중요한 역할을 합니다. 아래 JASCO 측정 예에서는 0°와 90° Polarizer 조건에서 Spectrum의 차이를 확인할 수 있습니다.
0° vs 90° Polarizer
동일한 Sample이라도 Polarizer Direction에 따라 Surface에서 얻어지는 IR Absorption Signal이 크게 달라질 수 있습니다.
이러한 특성 때문에 Grazing Angle Reflection에서는 적절한 Polarization Condition 설정이 중요합니다.
원하는 Surface 위치를 찾아 Thin Film Spectrum까지
Observe
Microscope Image에서 분석할 Surface를 찾습니다.
Select
Thin Film이나 Coating 위치를 선택합니다.
Polarize
IR Polarization Condition을 설정합니다.
Measure
Grazing Angle에서 Spectrum을 측정합니다.
Identify
Surface Film의 Chemical Information을 확인합니다.
Polarization은 Thin Film뿐 아니라 Molecular Orientation까지 확장됩니다.
방향에 따라 달라지는 IR Absorption을 이용
Orientation을 가진 Material에서는 Molecular Vibration Direction과 Incident IR Polarization의 관계에 따라 특정 Absorption Band의 Intensity가 달라질 수 있습니다.
서로 다른 Polarization Direction에서 Spectrum을 측정하고 비교함으로써 Fiber, Oriented Polymer, Crystal 등의 방향성을 평가할 수 있습니다.
“무엇으로 되어 있는가?”에서 “어느 방향으로 배열되어 있는가?”까지
Polarization-dependent Spectrum
서로 다른 Polarization Angle에서 같은 위치의 Spectrum을 측정하고 특정 Peak Intensity의 변화를 비교합니다.
Molecular Orientation이 존재하는 경우 Polarization Direction에 따라 Characteristic Band가 달라질 수 있습니다.
Spectrum → Directional Information
Micro-area Orientation
FTIR Microscope와 결합하면 Sample 전체의 평균값이 아니라 특정 Fiber, Crystal 또는 Micro Area의 Orientation을 분석할 수 있습니다.
Processing Direction이나 국부적인 구조 변화와 Molecular Alignment의 관계를 연구할 수 있습니다.
Fiber · Film · Crystal · Local Orientation
같은 Thin Film Analysis라도 분석하려는 Scale이 다릅니다.
Conventional FTIR RAS
비교적 넓은 Metal Surface의 평균적인 Thin Film Information이 필요하다면 FTIR 본체용 Grazing Angle Accessory가 적합합니다.
Larger Area · Average Surface Information
Micro RAS with IRT
특정 Pattern, Defect, Electrode 또는 Micro Coating 영역을 선택해야 한다면 FTIR Microscope RAS를 활용할 수 있습니다.
Specific Position · Micro Surface Analysis
RAS & Polarization이 유용한 연구 분야
Metal Thin Film
Reflective Metal Surface 위에 형성된 얇은 Organic Film과 Surface Layer를 분석합니다.
Semiconductor Surface
특정 Pattern 또는 Local Area의 Surface Film과 Organic Layer를 분석합니다.
Surface Coating
Metal 위의 Coating, Treatment Layer 및 Deposit의 Composition을 확인합니다.
Electrode Surface
Electrode 특정 위치의 Surface Film이나 Reaction Layer를 분석합니다.
Polymer Fiber
단일 Fiber의 Molecular Orientation과 Processing Direction을 비교합니다.
Oriented Film
Stretching이나 Processing으로 형성된 Polymer Orientation을 Polarized IR로 평가합니다.
Crystal
Crystal Direction에 따른 Vibrational Absorption의 변화를 비교합니다.
Local Structural Change
Defect 또는 특정 Micro Area에서 Orientation 변화를 국부적으로 분석합니다.
분석 목적에 따라 Measurement Mode를 선택
| 분석 목적 | 권장 방법 | 얻을 수 있는 Information |
|---|---|---|
| 일반 Reflective Surface | Reflection | Surface Chemical Information |
| Metal 위 Thin Film | Micro RAS | Thin Surface Layer · Composition |
| Fiber Orientation | IR Polarization | Molecular Direction |
| Oriented Polymer / Film | IR Polarization | Orientation · Directional Response |
| Metal Thin Film + Polarization | RAS + IR Polarizer | Surface Film · Polarization Response |
특정 Surface의 Thin Film과 Material의 Molecular Direction까지
Micro RAS는 Metal Surface의 특정 위치에 존재하는 Thin Film 을 분석하기 위한 방법입니다.
IR Polarization은 여기에 더해 Fiber, Polymer, Crystal의 Molecular Orientation 을 평가하도록 Micro FTIR의 분석 범위를 확장합니다.
단순한 Chemical Identification을 넘어 Surface와 Molecular Structure가 중요한 연구에서 보다 다양한 정보를 얻을 수 있습니다.
Metal Surface 위 Thin Film이나 Fiber의 Molecular Orientation을 분석하고 계신가요?
Sample 기판, Film 형태, Measurement Area 및 Orientation 분석 목적을 알려주시면 RAS와 IR Polarization을 이용한 적합한 IRT System 구성을 검토해드립니다.
