وسایل نمونه گذاری در اسپکتروفتومتر زیرقرمز یا FTIR
چون از دستگاه طیف سنج زیرقرمز یا طیف سنج زیرقرمز با تبدیل فوریه (FTIR) برای تجزیه نمونه های جامد، مایع و گاز استفاده می شود، باید برای انتقال هر یک از آنها روش مناسبی وجود داشته باشد. موضوع مشترکی که در همه روشهای مورد تجزیه با طیف سنج IR باید در نظر داشت، شفاف بودن نمونه نسبت به نور IR است، یعنی ظرفی که نمونه در آن قرار داده شده و موادی که آنالیت با آن مخلوط شده است، تابش زیرقرمز را جذب نمی کند. تعدادی از ترکیبات یونی مانند NaCl و KCl این ویژگی را دارند و لذا رایج ترین مواد برای جنس سلول ها در این طیف سنج زیرقرمز (FTIR) هستند. با توجه به دامنه طول موج مورد استفاده در طیف سنج های زیرقرمز، از مواد دیگری نیز به عنوان سلول استفاده می شود.
جنس برخی از سلول ها و محدوده کاربرد آن ها در زیرقرمز (IR)
| جنس سلول | محدوده عدد موج، ۱-cm | توضیحات |
| AgCl | ۴۲۵ – ۲۵۰۰۰ | مفید برای محلولهای آبی |
| ۲CaF | ۱۱۰۰ – ۶۷۰۰ | مفید برای محلولهای آبی |
| NaCl | ۶۰۰ – ۴۰۰۰ | رطوبت گیر، ماده معمول در ساخت پنجره |
| KBr | ۴۰۰ – ۴۰۰۰ | رطوبت گیر، ماده معمول در ساخت پنجره |
| CsI | ۲۰۰ – ۱۰۰۰۰ | مفید در زیر قرمز دور، اندکی محلول در آب |
| پلی اتیلن | ۳۳ – ۶۰۰ | مفید در زیر قرمز دور |
نمونه گذاری مواد جامد
به طور کلی برای نمونه گذاری مواد جامد و رسم طیف زیرقرمز آن ها چهار روش به شرح زیر وجود دارد.
(۱) محلول کردن: در این روش نمونه جامد در حلال مناسبی حل می شود. سپس حلال خالص در سلول مایع مرجع و محلول نمونه در سلول نمونه ریخته شده و طیف زیرقرمز آن رسم می شود. این روش برای همه نمونه های جامد قابل استفاده نیست، زیرا تعداد حلال های مناسب برای این عمل محدود است و یک حلال مناسب برای همه محدوده طیف زیرقرمز وجود ندارد.
(۲) تشکیل فیلم نازک: اگر نمونه جامد بی شکل باشد، مقداری از آن در یک حلال با نقطه جوش کم حل شده و سپس مقداری از محلول روی قرصهای NaCl یا KBr ریخته می شود. سپس تبخیر حلال باعث تشکیل لایه نازکی از ماده بر روی قرص می شود. مواد پلیمری را می توان با قرار دادن مقدار کمی از نمونه در بین دو سطح شیشه ای یا فلزی صیقلی و گرم کردن ملایم آن ها به شکل فیلم نازک تبدیل کرد. سپس این فیلم نازک از بین سطوح جدا شده و طیف آن رسم می شود.
(۳) روش مُل: در این روش پودر کاملاً ریز شدۀ نمونه با یک روغن معدنی (به نام نوجل) مخلوط و یکنواخت می شود. سپس مقدار کمی از این خمیر شفاف در بین دو پنجره NaCl یا KBr قرار داده شده و طیف نمونه رسم می شود. اگرچه نوجل در تمام ناحیه زیرقرمز شفاف است، ولی به دلیل داشتن جذب هایی در اعداد موج ۲۸۱۵، ۱۴۶۲، ۱۳۶۷ و ۱-cm719 معایبی نیز دارد.
(۴) روش تهیه قرص فشرده: در این روش مقدار بسیار کمی از نمونه کاملاً پودر شده با مقدار حدود ۱۰۰ برابر از KBr بسیار خالص در یک هاون عقیق پودر و یکنواخت می شود. سپس مقداری از آن در بین دو قطعه فلزی صیقلی که اجزایی از یک قالب مخصوص هستند، ریخته شده و تحت فشار زیاد (حداقل psi25) به شکل قرص نازکی تبدیل می شود. این روش نسبت به روش استفاده از نوجل مزایایی دارد که عبارتند از: (الف) قرص های KBr را می توان برای مدت زیادی نگه داری کرد. (ب) غلظت آنالیت را می توان در اندازه مشخصی در قرص تنظیم و لذا از این روش در تجزیه کمی استفاده کرد. (ج) قدرت تفکیک پیک ها در قرص KBr نسبت به روش نوجل خیلی بهتر است. برای انجام مطالعات در فرکانس های کم می توان از هالیدهای قلیایی دیگر مانند CsI و CsBr استفاده کرد.
روش طیف گیری انعکاسی: طیف های زیرقرمز را میتوان توسط انعکاس تابش از سطح نمونه به دست آورد. برای این منظور وسایل تجارتی انعکاس کل تضعیف شده (ATR: Attenuated Total Reflectance) ساخته شده است که به منظور به دست آوردن طیف زیرقرمز پارچه ها، چسب ها، مواد اسفنجی، پلاستیک ها و مواد صنعتی دیگر، که آنالیز آن ها با روش های معمول مشکل است، به کار می روند.
در این روش نمونه را روی ماده ای با ضریب شکست بزرگ که تابش زیرقرمز را از خود عبور می دهد قرار می دهند. برای این منظور اغلب از بلورهای تالیم برمید یا تالیم یدید استفاده می شود. تابش زیرقرمز با یک زاویه معین (۳۰، ۴۰ یا ۶۰ درجه) وارد بلور میشود، به گونه ای که تابش دچار انعکاسهای داخلی چندگانه شود. هرکدام از انعکاس ها با نمونه برخورد کرده و به اندازه چند میکرومتر به داخل آن نفوذ می کند و در نتیجه، مقداری جذب اتفاق می افتد. ماده مورد آزمایش باید تماس بسیار نزدیکی با سطح بلور منعکس کننده داشته باشد. پس از این انعکاس های داخلی و جذب های متوالی و مکرر، تابش حاصل از ماده مورد آزمایش به طرف آشکارساز هدایت می شود.
طرحی از یک سلول انعکاس کلی تضعیفشده (ATR)
نمونه گذاری مایعات در FTIR
برای آنالیت های غیرفرار که در دمای محیط تبخیر نمی شوند، مقدار بسیار کمی از آن بدون هیچ گونه آماده سازی روی یک قرص شفاف NaCl یا KBr قرار داده شده و قرص دیگری از همین ترکیبات روی آن قرار داده می شود، به طوری که لایه نازکی از مایع با ضخامت ۰۱/۰ الی ۰۵/۰ میلیمتر در بین آن ها تشکیل شود. سپس این مجموعه در وسیله نگه دارنده مناسب قرار داده شده و طیف آن رسم می شود. چنین سلولی به نام سلول مایعی باز معروف است.
برای آنالیت های فرار، از سلول مایعی مسدود استفاده می شود. در این روش نمونه با یک سرنگ شیشه ای مخصوص در بین دو پنجره NaCl یا KBr تزریق می شود. این روش علاوه بر تجزیه کیفی برای تجزیه کمّی نیز قابل استفاده است.
نمونه گذاری گازها در طیف سنج زیرقرمز (FTIR)
آنالیت های گازی در سلولی به طول حدود ۱۰ سانتیمتر قرار داده شده و در مسیر تابش زیرقرمز قرار داده می شوند. دریچه های ورود و خروج تابش در این سلول ها از NaCl یا KBr ساخته شده است. چون مسیر عبور تابش در دستگاه زیرقرمز کوتاه بوده و مولکول های گاز نیز تراکم کمی دارند، به منظور طولانی کردن مسیر عبور تابش از درون نمونه، آینه های زیادی در درون سلول وجود دارد. لذا تابش پس از انعکاس های متعدد و طی مسیر طولانی به تعداد زیادی از مولکول های آنالیت برخورد کرده و در نتیجه علامت تجزیهای مناسبی ایجاد می شود.
پرس هیدرولیک دستی و قالبهای لازم برای آماده سازی نمونه های جامد برای بررسی با طیف سنج زیرقرمز، FTIR
دو نوع سلول نمونه گذاری باز و بسته همراه با دریچه های بلوری برومید پتاسیم برای طیف گیری مایعات با طیف سنج زیرقرمز، FTIR