衰減全反射（ATR）光譜技術(shù)目前已經(jīng)是一種應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)，也成為紅外測(cè)試中常使用的一種測(cè)試手段。ATR-FTIR 作為紅外光譜法的重要實(shí)驗(yàn)方法之一，克服了傳統(tǒng)透射法測(cè)試的不足，簡(jiǎn)化了樣品的制作和處理過程，極大地?cái)U(kuò)展了紅外光譜的應(yīng)用范圍。它已成為分析物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)的一種有力工具和手段，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但ATR附件種類和材料都有較多的選擇并各有優(yōu)缺點(diǎn)，如何選擇合適的ATR附件呢？紅外光譜對(duì)樣品的適用性相當(dāng)廣泛，固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)樣品都能應(yīng)用，無機(jī)、有機(jī)、高分子化合物都可檢測(cè)。此外，紅外光譜還具有測(cè)試迅速，操作方便，重復(fù)性好，靈敏度高，試樣用量少，儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此，它已成為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學(xué)和分析化學(xué)常用和不可缺的工具。
什么是ATR？
衰減全反射（ATR）常用于測(cè)試塊體、薄膜、液體等。比如塑料、橡膠、有機(jī)溶液等。當(dāng)一束紅外光以某一入射角從一種光學(xué)介質(zhì)進(jìn)入另外一種光學(xué)介質(zhì)時(shí)，若是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角（臨界角為折射角等于90°時(shí)的入射角）時(shí)，此時(shí)紅外光就會(huì)在晶體內(nèi)發(fā)生全反射。衰減全反射不需要采集透過樣品的信號(hào)，而是通過樣品表面的反射信號(hào)而獲得樣品表層成分的光譜信息。
ATR附件有單次反射ATR、水平ATR、可變角ATR，日常使用的多是單次反射ATR。使用ATR附件測(cè)試時(shí)需要先采集空氣作為背景，在采集樣品光譜時(shí)儀器會(huì)扣除空氣背景。
如何選擇ATR晶體的材料？
大多數(shù)有機(jī)物的折射率都低于1.5，根據(jù)n1＞n2的要求，要獲得衰減全反射光譜需要樣品的折射率大于1.5的紅外透過晶體，常用的 ATR 晶體材料有：金剛石、ZnSe（硒化鋅）、鍺( Ge)、氯化銀( AgCl)、溴化銀( AgBr)、硅( Si)，尤以金剛石應(yīng)用最多。晶體的幾何尺寸受到全反射次數(shù)和光譜儀光源光斑大小的影響。
ZnSe是一種價(jià)格相對(duì)低廉的ATR晶體材料，常用于分析液體以及凝膠類材料。其缺點(diǎn)是在pH5-9時(shí)并不穩(wěn)定，而且在清潔時(shí)較易產(chǎn)生劃痕。相較于ZnSe，Ge所適用的pH范圍較為寬泛，且可用于分析弱酸和弱堿。在所有的晶體材料中，Ge的折射率高，因此它的穿透深度可達(dá)1μm（在1000cm-1處約為1.9μm，ZnSe晶體則約為6μm），吸收光譜強(qiáng)度較弱，適合于測(cè)定強(qiáng)吸收和折射率高的樣品，如填充炭黑的聚合物。Ge晶體測(cè)量的光譜區(qū)間較窄，低頻只能測(cè)到800cm-1左右。
由于金剛石具有較好的堅(jiān)固性和耐磨性，因而被稱為*佳的ATR晶體。盡管制造成本較高，但材質(zhì)堅(jiān)硬可極大延長(zhǎng)儀器的使用壽命，這一點(diǎn)是其它材料不可比擬的。金剛石晶體在1800-2700cm-1范圍內(nèi)有吸收，在測(cè)定腈類（特征吸收在2200cm-1附近）等物質(zhì)時(shí)應(yīng)避免使用。該附件相較于鍺晶體ATR附件更耐壓，樣品與晶體接觸更緊密，入射深度更深，更易得到較好的紅外光譜圖。
ATR測(cè)樣條件
測(cè)定固體樣品時(shí)，要求樣品表面光滑，能與全反射晶體的反射面緊密接觸。因此多孔樣品及表面粗糙的樣品不適用于此方法。測(cè)量時(shí)將樣品放在全反射晶體的反射面上進(jìn)行測(cè)定。如果吸收峰太強(qiáng)，可采用單面放入樣品或調(diào)節(jié)入射角的方法來解決。
對(duì)于一些能涂在全反射晶體反射面上的液體，可用一般測(cè)量固體樣品的ATR 附件，直接把液體涂在晶體反射面上進(jìn)行測(cè)定。但對(duì)于低沸點(diǎn)液體，或不能在全反射晶體的反射面上形成液層的高沸點(diǎn)液體，必須使用帶液體池的ATR 附件。應(yīng)用ATR進(jìn)行液體的測(cè)定，其穿透深度容易控制，與透射法相比，更容易得到不產(chǎn)生飽和吸收的光譜圖。
測(cè)試時(shí)要注意樣品與內(nèi)反射晶體之間不會(huì)由于接觸而產(chǎn)生某種反應(yīng)，或者其它影響測(cè)量精度的因素，即要注意測(cè)試樣品和反射晶體之間的匹配。對(duì)樣品的大小、形狀、狀態(tài)、含水量沒有特殊要求，屬于樣品表面無損測(cè)量。
ATR特點(diǎn)
ATR通過樣品表面的反射信號(hào)獲得樣品表層有機(jī)成分的結(jié)構(gòu)信息，它具有以下特點(diǎn):
ATR 屬于紅外光譜范疇，具有一般常規(guī)FTIR 的大部分特點(diǎn)。同樣它也存在其他紅外光譜的一些不足，主要表現(xiàn)在: 定量分析不夠好，不適用于痕量組分的分析; 是一種間接分析技術(shù)，方法所用的校正模型依賴于標(biāo)準(zhǔn)方法建立的樣品數(shù)據(jù)庫的精確度和適用性。儀器學(xué)家們正在尋求解決這些問題的方法，如采用對(duì)相關(guān)檢測(cè)器使用鎖定放大器的辦法提高儀器信噪比，意圖降低水及一些干擾組分的近紅外光譜吸收對(duì)樣品信號(hào)的干擾，從而大大降低檢測(cè)誤差。
（1）制樣簡(jiǎn)單，幾乎無需進(jìn)行樣品制備，無破壞性，對(duì)樣品的大小、形狀、含水量沒有特殊要求，將樣品置于晶體上，即可收集數(shù)據(jù)；
（2）清洗快速、便捷，只需移除樣品，清潔晶體表面
（3）可以對(duì)自然狀態(tài)下的樣品進(jìn)行分析，無需加熱，按壓成球狀或者磨碎便可收集光譜
（4）在厚樣品或強(qiáng)吸收樣品分析方面表現(xiàn)出色——非常適用于諸如黑色橡膠等難分析樣品
（5）檢測(cè)靈敏度高，測(cè)量區(qū)域小;
（6）在常規(guī)紅外光譜儀上配置 ATR 附件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)量，操作簡(jiǎn)便。
博精科技是一家集研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷售和服務(wù)于一體的綜合型創(chuàng)新企業(yè)。公司以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以人為本，以科技為動(dòng)力致力于各類通用分析儀器、常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器、物理光學(xué)儀器等產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)和銷售。主要產(chǎn)品有傅立葉紅外光譜儀、紅外測(cè)油儀、紅外分光光度計(jì)、熒光分光光度計(jì)、粉塵中游離二氧化硅含量測(cè)定儀、紅外壓片機(jī)、手動(dòng)粉末壓片機(jī)、電動(dòng)粉末壓片機(jī)、全自動(dòng)壓片機(jī)、壓片模具、溴化鉀窗片實(shí)驗(yàn)裝置等。 我們將先進(jìn)的分析技術(shù)方案、分析理念與客戶分享，共同享受科技進(jìn)步所帶來的便利與價(jià)值，同時(shí)也希望和國(guó)內(nèi)外更多的廠家達(dá)成廣泛合作關(guān)系！
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