ATR衰減全反射紅外光譜法如何運作？

ATR衰減全反射的基本原理

ATR光譜學的基本原理是內部反射 (Internal Reflection)。紅外光束以大於臨界角的角度，照射到ATR晶體的表面，並在晶體內部發生全反射。ATR衰減全反射的光學機構基本設置如下圖：

ATR衰減全反射光學機構

為了確保紅外光束在ATR晶體尖端的表面會產生全反射，而不是透射，必須要讓紅外光束的入射角大於晶體的臨界角，而臨界角取決於晶體材料的折射率。像英國 SPECAC 的 QuestATR 光學模組，設計固定45°入射角，這個角度高於該產品所能安裝的各式ATR晶體，包括金剛石 (Diamond)、硒化鋅 (ZnSe) 和鍺 (Ge)。

倏逝波吸收 (Evanescent Wave Adsorption)

在全反射過程中，紅外光會穿透到晶體和樣品之間的界面處，形成一個穿透深度很短的倏逝波。由於倏逝波與樣品相互作用，導致部分紅外光被樣品吸收。吸收的紅外光量跟樣品的分子結構和組成有關。我們便能藉由判讀吸收值，來獲得樣品分子的成份密碼。

ATR光譜學的技術重點

• 入射角：入射角必須大於臨界角，才能確保光束在ATR晶體表面反射而不是透射。而臨界角的大小取決於晶體材料的折射率。

• 倏逝波：倏逝波也稱為漸逝波、消散波，是ATR光譜學中關鍵的概念。倏逝波的穿透深度很短，通常只有幾微米，這使得它對樣品的敏感性很高。

• ATR晶體：ATR晶體的選擇，對光譜的測量結果有很大影響。常用的ATR晶體材料包括金剛石、硒化鋅和鍺。

• 樣品前處理：ATR光譜學對樣品製備的要求不高。固體樣品通常可以直接放置在ATR晶體上。液體樣品可以塗抹在ATR晶體上或裝入ATR池中。

英國SPECAC光學儀器公司，甚至有出品可拋棄式的矽晶體樣品槽，對於敏感易受污染的生化醫學樣品，是非常理想的解決方案。

結語

ATR光譜學是一種強大的分析技術，可用於研究材料的分子組成。它具有非破壞性、高靈敏度和廣泛的適用性等優點，使其在化學、材料科學、藥品、環境分析和法醫學等各個科學領域都得到了廣泛應用。隨著技術的不斷發展，ATR光譜學將在未來發揮更加重要的作用。

若您對ATR光譜測量有更多種類的需求，比如需要加溫、液氮冷凍，歡迎聯絡勢動科技，獲得更多產品訊息。

可讓樣品處於零下150度極低溫狀況下進行ATR光學測量

什麼是 ATR-FTIR 紅外光譜？

ATR-FTIR光譜學：探索材料分子的奧秘

ATR-FTIR 紅外線衰減全反射光譜學（Attenuated Total Reflectance Fourier-Transform Infrared Spectroscopy）是一種強大的分析技術，廣泛應用於研究材料的分子組成。結合紅外光譜學的原理與ATR採樣方法，ATR-FTIR能夠揭示樣品中化學鍵和官能基的寶貴信息。

ATR-FTIR光譜學的工作原理

ATR-FTIR光譜學通過測量放置在高折射率晶體上的樣品對紅外光的吸收來運作。當紅外光在晶體與樣品的界面上互動時，一部分光被樣品吸收，其餘光則反射回來。通過分析這些反射光所形成的紅外光譜，科學家可以獲得有關樣品的分子結構、化學成分和化學性質的詳細信息。

ATR-FTIR光譜學的優勢

高靈敏度：能夠分析微量物質，精確度高。

廣泛適用性：適用於固體、液體和糊狀物等多種形式的樣品。

免去樣品前處理：ATR測量方式，直接將樣品粉末放置光學窗上，便可執行檢測，省去前處理的繁瑣步驟。

ATR-FTIR光譜學的應用領域

1. 化學：鑑定未知化合物、監控反應過程、確保產品純度。
2. 材料科學：表徵聚合物、塗料及其他材料特性。
3. 藥品：驗證藥物組成、檢測污染物。
4. 環境分析：鑑定空氣、水和土壤中的污染物。
5. 法醫學：分析纖維、油漆和其他微量證據。

ATR-FTIR光譜學在科學界中是一個強大的工具，提供了一個非破壞性的窗口來探索材料的分子組成。其在多個領域的廣泛應用，彰顯了其無可替代的重要性。

英國知名紅外光譜光學器材廠商 SPECAC 設計製造的 ATR-FTIR
可以架設至所有廠牌的桌上型紅外光譜儀

如何利用 ARCoptix 紅外光譜儀進行漫反射量測？

勢動科技所代理的 ARCoptix 光譜儀，具有強固可攜的特性，除了僅需 USB 電源供電的優勢外，相較於其他廠牌的產品，更具備瑞士工藝高精密、永久免校正的特色，是一部能輕鬆負擔得起，品質又非常好的傅立葉轉換近紅外光譜儀。

以下影片說明ARCoptix 產品，在進行漫反射量測時的架設方式。漫反射量測的彈性大，不容易受限於樣品的尺寸，經過靈敏度歸零校正之後，馬上可以開始量測。數秒鐘內，就可以得到物質的紅外光譜特性。

ARCoptix 漫反射量測的架設與執行方法

器材需求：

1. ARCoptix 紅外光譜儀 (FT-NIR, FT-IR, FT-MIR)
2. USB 線 Type-A (公) - Type-B (公)，用來連接紅外光譜儀以及您的電腦 (筆電或桌機)
3. 光源與電源供應器
4. 適用於漫反射的Y型光纖管與探頭。
5. 樣品

所有器材一覽，可參閱影片中 0' 15" 處。

安裝

1. 將 USB 線的 Type-B (方形接頭) 一端插入Rocket 系列光譜儀，另一端 Type-A 公頭插入電腦。 (0' 41")。
2. 開啟光源並在測試後，將Y型接頭非探頭的那端，光纖頭像梅花形的一端，連接至光源。(1' 17") 
3. 光纖頭圓形的一端，連接至ARCoptix 近紅外光譜儀。(1' 35")
4. 大約一分多鐘，即可完成安裝 (或拆除的工作)。安裝過程，跟桌上型的紅外光譜儀產品相比，不會多花多少時間。

初始設定調整 (靈敏度與歸零)

1. 準備好漫反射光譜儀專用的校正標準品
2. 開啟ARCoptix 紅外光譜儀專用軟體
3. 按下掃描按鈕，量測紅外光譜
4. 同時反覆調整光源強度，與放大值範圍選項，以調整出波峰不會進入飽和的狀況。
5. 將正確的讀值設定為基準，也就是做歸零的動作。按下燈泡按鈕，即可完成。
6. 最後，按下 T 按鈕，啟動穿透式量測功能，然後再按一次光譜掃描，已確定歸零成功。

開始量測

最後，將探頭貼於待測物，按下 T 按鈕，就能在軟體中得到物質的紅外光譜特性。