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Polarization-modulated Fourier transform infrared spectroscopy of a polylactic acid film
Jakob Kilgus
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Martin Fally
DOI
10.25365/thesis.25406
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29224.11456.628259-7
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Fourier-Transform Infrarotspektroskopie (FTIR) ist ein etabliertes Messverfahren in der industriellen Prozessanalyse, bei der derzeit noch weitestgehend auf die Messung der Änderung der Polarisation des Lichtes, hervorgerufen durch die Probe (durch Reflexion oder Transmission), verzichtet wird. Diese Änderung enthält jedoch je nach verwendetem Messaufbau wichtige zusätzliche Informationen über das zu untersuchende Material, und polarisationsabhängige Messungen führen im Allgemeinen zu einer höheren Sensitivität der Messung.
In dieser Arbeit werden drei verschiedene polarisationsabhängige Messmethoden in Transmission angewendet, und zwar statische sowie polarisationsmodulierte Linear-Dichroismus Messungen (PM-IRLD), polarisationsmodulierte spektroskopische Ellipsometrie (PMSE) und FTIR-Spektroskopie in einer Konfiguration zwischen gekreuzten Polarisatoren, um Informationen über die Ausrichtung der Moleküle einer Polymilchsäurefolie (PLA) während eines Zugversuchs zu erhalten. Die Anwendung der Polarisationsmodulation verspricht eine Erhöhung der
Messgenauigkeit durch Kompensation der Umwelteinflüsse. Im Zuge dieser Arbeit wurde ein neuer, flexibler, computergesteuerter Messaufbau mit dazugehöriger digitaler Signalverarbeitung und mit Anbindung an das bereits bestehende FTIR-Spektrometer entwickelt. Dieser Aufbau ermöglicht die Anwendung der verschiedenen polarisationsabhängigen Messmethoden und hat deren Weiterentwicklung und Adaptierung für das industrielle Prozessumfeld zum Ziel.
Die Resultate zeigen, dass mit Hilfe dieser Messmethoden die Änderung der Orientierung der einzelnen Moleküle der PLA-Folie während des Zugversuchs gemessen werden kann. Die verschiedenen Methoden unterscheiden sich jedoch noch sehr in ihren Signal-Rausch-Verhältnissen und vor allem die Methoden mit Polarisationsmodulation erfordern diesbezüglich Verbesserungen. Die Ergebnisse sind aber vielversprechend für die weiteren prozessnahen Untersuchungen und die kommenden polarisationsabhängigen Reflexionsmessungen, die ebenfalls mit diesem
Messaufbau durchgeführt werden können.
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Abstract
(Englisch)
Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy is an established measurement technique in industrial process analysis, in which presently the measurement of the change of the polarization of the light, caused by the specimen (through reflection or transmission), is still largely neglected. Depending on the specific measurement setup used, the change of polarization, however, contains additional information about the probe, and polarization-dependent measurements generally lead to an increase in sensitivity.
In this work three different polarization-dependent measurement methods are applied in transmission, namely static as well as polarization-modulated infrared linear dichroism measurements (PM-IRLD), polarization-modulated spectroscopic ellipsometry (PMSE) and FTIR spectroscopy in crossed-polarizers configuration, in order to achieve information about the orientation of the molecules of a polylactic acid (PLA) film during a stretching process. The application of the polarization modulation promises an improvement in the measurement precision by compensation of environmental perturbations. In the course of this work a new, flexible,
computer-controlled measurement setup with an appropriate digital signal processing unit and with connection to the existing FTIR spectrometer was built up. This setup enables the application of the various polarization-dependent measurement methods and is aimed at their advancement and implementation in the field of the industrial process.
The results clearly show that by means of the applied measurement methods the change of orientation of individual molecules of the PLA film during the stretching process can be observed. So far the various measurement methods highly differ in their signal-to-noise ratios, however, and concerning this matter the methods which apply polarization modulation need special improvements. Nonetheless the results show promise for further measurements related to process control and for the coming polarization-dependent reflection measurements, which can also be
executed with the designed setup.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Fourier transform infrared spectroscopy Polarization modulation Spectroscopic ellipsometry Infrared linear dichroism Polylactic acid film Orientation of molecules Signal-to-noise ratio Step-scan
Schlagwörter
(Deutsch)
Fourier-Transform Infrarotspektroskopie Polarisationsmodulation Spektroskopische Ellipsometrie Infrarot Lineardichroismus Polymilchsäurefolie Orientierung von Molekülen Signal-Rausch-Verhältnis Step-scan
Autor*innen
Jakob Kilgus
Haupttitel (Englisch)
Polarization-modulated Fourier transform infrared spectroscopy of a polylactic acid film
Paralleltitel (Deutsch)
Polarisationsmodulierte Fourier-Transform Infrarotspektroskopie einer Polymilchsäurefolie
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
VII, 69 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Martin Fally
Klassifikationen
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik ,
33 Physik > 33.07 Spektroskopie
AC Nummer
AC11116441
Utheses ID
22685
Studienkennzahl
UA | 411 | | |