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。
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可讓樣品處於零下150度極低溫狀況下進行ATR光學測量