非金属の表面の発生率角選択による赤外線反射吸収分光法セットアップ

誘電体単結晶の赤外線反射吸収分光法（IRAS）は、光吸着性相互作用の最適な入射角がIR反射率の低い領域と一致するため、困難です。ここでは、非金属の信号対雑音比を最大化する最適化されたIRASセットアップを導入します。これは、光スループットを最大化し、スペクトルのピーク高さに直接影響する最適な入射角を選択することによって達成されます。セットアップは、市販のフーリエ変換赤外線分光計を使用し、超高真空（UHV）で使用可能です。具体的には、光学設計は、UHVシステム内の高い数値開口部とサンプルの開口部を調整できるサンプル照明と収集ミラーを特徴としており、サンプルの発生角範囲を選択します。これは、スペクトルのピークがブリュースター角（バンドインバージョン）の方向を逆にするため、誘電体のp偏光測定に重要です。システムコンポーネントは、単一のフランジを介して正確に接続されており、長期的な安定性を確保します。TiO2（110）のCOの1つの単層（110）のP極性IRASスペクトルの信号対雑音比（SNR）の変動を、4 cm-1で70の最大SNRが達成されました。5分の測定時間での解像度。S偏光の機能は、TiO2（110）表面に吸着された1つの単層D2Oを測定することにより実証され、65のSNRが20分で1.4×10-4のピーク高さΔR/R0で達成されました。

Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (IRAS) on dielectric single crystals is challenging because the optimal incidence angles for light-adsorbate interaction coincide with regions of low IR reflectivity. Here, we introduce an optimized IRAS setup that maximizes the signal-to-noise ratio for non-metals. This is achieved by maximizing light throughput and by selecting optimal incidence angles that directly impact the peak heights in the spectra. The setup uses a commercial Fourier transform infrared spectrometer and is usable in ultra-high vacuum (UHV). Specifically, the optical design features sample illumination and collection mirrors with a high numerical aperture inside the UHV system and adjustable apertures to select the incidence angle range on the sample. This is important for p-polarized measurements on dielectrics because the peaks in the spectra reverse the direction at the Brewster angle (band inversion). The system components are connected precisely via a single flange, ensuring long-term stability. We studied the signal-to-noise ratio (SNR) variation in p-polarized IRAS spectra for one monolayer of CO on TiO2(110) as a function of incidence angle range, where a maximum SNR of 70 was achieved at 4 cm-1 resolution in a measurement time of 5 min. The capabilities for s polarization are demonstrated by measuring one monolayer D2O adsorbed on a TiO2(110) surface, where a SNR of 65 was achieved at a peak height ΔR/R0 of 1.4 × 10-4 in 20 min.