ATR衰减全反射红外光谱法如何运作？
ATR衰减全反射的基本原理
ATR光谱学的基本原理是内部反射 (Internal Reflection)。红外光束以大于临界角的角度，照射到ATR晶体的表面，并在晶体内部发生全反射。ATR衰减全反射的光学机构基本设置如下图：
ATR衰减全反射光学机构
为了确保红外光束在ATR晶体尖端的表面会产生全反射，而不是透射，必须要让红外光束的入射角大于晶体的临界角，而临界角取决于晶体材料的折射率。像英国 SPECAC 的 QuestATR 光学模组，设计固定45°入射角，这个角度高于该产品所能安装的各式ATR晶体，包括金刚石 (Diamond)、硒化锌 (ZnSe) 和锗 (Ge)。
倏逝波吸收 (Evanescent Wave Adsorption)
在全反射过程中，红外光会穿透到晶体和样品之间的界面处，形成一个穿透深度很短的倏逝波。由于倏逝波与样品相互作用，导致部分红外光被样品吸收。吸收的红外光量跟样品的分子结构和组成有关。我们便能借由判读吸收值，来获得样品分子的成份密码。
ATR光谱学的技术重点
• 入射角：入射角必须大于临界角，才能确保光束在ATR晶体表面反射而不是透射。而临界角的大小取决于晶体材料的折射率。
• 倏逝波：倏逝波也称为渐逝波、消散波，是ATR光谱学中关键的概念。倏逝波的穿透深度很短，通常只有几微米，这使得它对样品的敏感性很高。
• ATR晶体：ATR晶体的选择，对光谱的测量结果有很大影响。常用的ATR晶体材料包括金刚石、硒化锌和锗。
• 样品前处理：ATR光谱学对样品制备的要求不高。固体样品通常可以直接放置在ATR晶体上。液体样品可以涂抹在ATR晶体上或装入ATR池中。
英国SPECAC光学仪器公司，甚至有出品可抛弃式的矽晶体样品槽，对于敏感易受污染的生化医学样品，是非常理想的解决方案。
结语
ATR光谱学是一种强大的分析技术，可用于研究材料的分子组成。它具有非破坏性、高灵敏度和广泛的适用性等优点，使其在化学、材料科学、药品、环境分析和法医学等各个科学领域都得到了广泛应用。随著技术的不断发展，ATR光谱学将在未来发挥更加重要的作用。
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可让样品处于零下150度极低温状况下进行ATR光学测量