آنالیز FTIR

آنالیز FTIR

معرفی آنالیز FTIR-ATR

آنالیز FTIR چیست؟

آنالیز FTIR (تبدیل فوریه مادون قرمز) بر اساس جذب تابش و برانگیختگی در ترازهای انرژی ارتعاشی مولکول ها و یون های چند اتمی صورت می گیرد. امواج الکترومغناطیسی مورد استفاده در طیف ­سنجی های ارتعاشی، به ­طور معمول نور مادون قرمز است. در دنیای پیرامون ما همه چیز بطور پیوسته در حال ارتعاش می باشد که نتیجه مستقیم ارتعاش مولکول های سازنده آنها می باشند. ارتعاشات مولکولی هم به نوبه خود از نوسان پیوندهای سازنده مولکول ناشی می شود.

برای فهم بهتر نوسانات پیوندها، پیوند را به صورت یک فنر در نظر بگیرید که دو جرم به دو انتهای آن متصل شده باشد. در ناحیه طیفی مادون قرمز، جذب نور به وسیله یک ماده، ناشی از برهمکنش میان ارتعاشات پیوندهای شیمیایی نمونه و تابش ناشی از منبع نور می باشد. به عبارت دقیق تر، اگر اتم هایی که در دو طرف یک پیوند شیمیایی قرار دارند (یک پیوند ساده دو اتمی را در نظر بگیرید) متفاوت باشند، یک دو قطبی الکتریکی ایجاد می نمایند که در یک فرکانس مشخص ارتعاش نوسان می کند.

اگر این چنین پیوند نامتقارنی به وسیله یک منبع تکفام که فرکانسی برابر فرکانس دو قطبی مربوط به پیوند دارد تحت تابش قرار گیرد، برهمکنشی میان پیوند و تابش ناشی از منبع رخ می دهد. در نتیجه این برهمکنش، مؤلفه الکتریکی تابش قادر خواهد بود تا انرژی خود را به پیوند منتقل کند که این انتقال انرژی به نوبه خود باعث ایجاد یک تغییر در ارتعاش پیوند (توجه شود که امواج مادون قرمز از انرژی کمی برخوردارند و نمی توانند موجب شکست پیوند یا انتقالات الکترونی شوند) خواهد شد. با توجه به این توضیحات مختصر می توان دو شرط کلی برای جذب تابش مادون قرمز توسط یک پیوند شیمیایی متصور شد:

۱. وجود یک دو قطبی الکتریکی در اطراف پیوند.

۲. یکسان بودن فرکانس ناشی از دو قطبی الکتریکی پیوند و فرکانس تابش ناشی از منبع.

اطلاعات حاصل از جذب مادون قرمز (Absorbance یا A)، که با پایش طول موج (λ) تابشی از منبع تغییر می کند، به صورت یک طیف به نمایش گذاشته می شود.

شکل نمایش داده شده، طیف FTIR یک ماده را نشان می دهد. همانطور که در شکل مشخص است، در این شکل محور عرض ها شدت عبور تابش (Transmittance یا T) بر حسب درصد و محور طول ها عدد موجی (Wavenumber یا ῡ) متناظر با طول موج نور مادون قرمز تابیده شده بر حسب cm-1 را نشان می دهد. مواردی که در تحلیل طیف FTIR می توان به آن دست یافت این است که در طیف های مادون قرمز هر پیک نشان دهنده میزان جذب در عدد موجی متناظر با آن می باشد و توسط یک پیوند شیمیایی مشخص ایجاد می شود.

در نتیجه عدد موجی هر پیک نشان دهنده حضور یک گروه عاملی خاص در نمونه خواهد بود. محل پیک جذبی گروه های عاملی مختلف در کتاب های طیف سنجی و مراجع مختلف گرد آوری شده و به صورت بانک اطلاعاتی در دسترس هستند. در طیف FTIR نمایش داده شده پیوندهای متناظر با هر پیک به عنوان مثال نشان داده شده است.

 

 

آنالیز ATR چیست؟

در تکنیک ATR از خواص بازتاب داخلی کل (total internal reflection) استفاده می شود. تابش مادون قرمز از کریستال ATR عبور می کند به گونه ای که حداقل یک بار از سطح داخلی در تماس با نمونه منعکس شود. عمق نفوذ تابش به نمونه معمولا بین 0.5 تا 2 میکرومتر است که مقدار دقیق آن به وسیله طول موج نور، زاویه تابش و شاخص های بازتاب برای کریستال ATR و مشخصات نمونه بستگی دارد.

در نتیجه آنالیز FTIR و همینطور آنالیز ATR به عنوان روشی پر قدرت و توسعه یافته برای تعیین ساختار و شناسایی ترکیبات آلی، پیوندهای شیمیایی و شناسایی گروه های عاملی و ساختار مولکولی بکار می رود. بنابراین با استفاده از تحلیل طیف ATR می توان

مشخصات دستگاه آنالیز FTIR-ATR

  • نام کامل دستگاه به فارسی : طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز
  • نام دستگاه به لاتین : Fourier Transform Infrared Spectroscopy
  • شرکت سازنده : Thermo
  • مدل دستگاه: AVATAR

کاربردهای آنالیز FTIR-ATR

  • تعیین غلظت محلول
  • شناسایی ترکیبات مجهول
  • توانایی تشخیص گروه های عاملی آلی و غالباً عناصر آلی مشخص
  • تشخیص آلودگی ها و ناخالصی های آلی ( ذرات، پسماندها و …)
  • مشخصه یابی و تشخیص مواد آلی (جامدات، پودرها، فیلم ها و مایعات)
  • محاسبه میزان کمی O و H در سیلیکون و H در ویفرهای SiN (یعنی Si-H و N-H)
  • بررسی خواص جذبی و عبوری یک ماده در یک محدوده طول موج
  • بررسی خواص جذبی و عبوری در یک طول موج مشخص در یک بازه زمانی
  • تعیین افزودنی ها (additives) در پلیمرها
  • مطالعات ایزوتوپی
  • بررسی خواص بازتابی سطح

توانایی ها و محدودیت های آنالیز FTIR-ATR

مزایا و توانایی های آنالیز FTIR و آنالیز ATR

آنالیز FTIR و آنالیز ATR توانایی های زیر را دارا می باشند:

  •  به دلیل اندازه گیری هم زمان تمام فرکانس ها اندازه گیری های FT-IR در چند صدم ثانیه انجام می شود.
  • حساسیت FT-IR بالاست. آشکارسازهای مورد استفاده بسیار حساس بوده و عملکرد اپتیکی بالایی دارند که باعث می شود پارازیت های به وجود امده بسیار کاهش یابد.
  • آینه ی متحرک در تداخل سنج تنها قسمت متحرک دستگاه می باشد. بنابراین احتمال ازکارافتادگی مکانیکی دستگاه بسیار کم است.
  • این وسیله از لیزر HeNe به عنوان استاندار کالیبراسیون داخلی استفاده می کند که هیچگاه نیاز به کالیبره کردن توسط استفاده کننده ندارد.

محدودیت های آنالیز FTIR و آنالیز ATR

آنالیز FTIR  و آنالیز ATR محدودیت های زیر را دارا می باشند:

  • اطلاعات محدود در خصوص مواد غیر آلی
  • معمولا غیر کمی ( نیازمند استاندارد)

خدمات و تفسیر آنالیز FTIR-ATR

کلیه خدمات زیر علاوه بر ناحیه مادون قرمز میانه (MidIR) در محدوده مادون قرمز نزدیک (NIR) نیز ارائه می گردد.

  • شناسایی ترکیبات مجهول شامل ترکیبات پلیمری، رنگ، پیگمنت، دارو، سموم، مواد پرانرژی، سرامیک و ترکیبات معدنی و… با استفاده از کتابخانهBIO RAD HaveItAll
  • آنالیز ATR
  • انجام آنالیز FTIR برای نمونه های پودری و بالک
  • انجام انواع آنالیزهای بازتابی (آینه ای و پخشی)

خدمات تخصصی تفسیر طیف FTIR و  تفسیر طیف ATR

با استفاده از تفسیر طیف FTIR و تفسیر طیف ATR می توان به نتایج زیر دست یافت:

  • تعیین ارتعاشات ترکیبات معدنی
  • تعیین ارتعاشات گروه های عاملی
  • تشخیص حضور افزودنی ها
  • بررسی برهم کنشهای مولکولی در ترکیبات کامپوزیتی
0 پاسخ

پاسخ دهید

میخواهید به بحث بپیوندید؟
مشارکت رایگان.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *