كيف تصنع أقراص الأشعة تحت الحمراء؟ دليل خطوة بخطوة لإعداد عينة FTIR خالية من العيوب

لإنشاء قرص IR، يجب عليك خلط كمية صغيرة جدًا من عينتك الصلبة بشكل وثيق مع كمية أكبر من ملح جاف وشفاف للأشعة تحت الحمراء، وعادة ما يكون بروميد البوتاسيوم (KBr). ثم يتم طحن هذا الخليط إلى مسحوق ناعم جدًا ومتجانس وضغطه تحت ضغط عالٍ في قالب لتشكيل قرص رقيق وشفاف. يمكن بعد ذلك تحليل هذا القرص مباشرة في مطياف FTIR.

الهدف ليس مجرد صنع قرص، بل إنشاء محلول صلب خالي من العيوب لعينتك داخل مصفوفة KBr. جودة الطيف النهائي الخاص بك هي انعكاس مباشر لمدى فعاليتك في التخلص من الرطوبة، وتحقيق حجم جسيمات موحد، وضمان تركيز العينة المناسب.

المبدأ الأساسي: لماذا KBr؟

تعد طريقة قرص KBr تقنية إرسال كلاسيكية لتحليل العينات الصلبة باستخدام مطيافية FTIR. يعتمد نجاحها على الخصائص الفريدة لهاليدات القلوية مثل بروميد البوتاسيوم.

المصفوفة المثالية

يستخدم KBr لأنه شفاف للأشعة تحت الحمراء المتوسطة (تقريبًا من 4000 إلى 400 سم⁻¹). هذا يعني أنه لا يحتوي على نطاقات امتصاص خاصة به من شأنها أن تتداخل مع طيف عينتك.

تقليل تشتت الضوء

عند طحنه بدقة، يمتلك KBr مؤشر انكسار مشابه لمؤشر انكسار العديد من المركبات العضوية. يساعد هذا التشابه على تقليل تشتت الضوء (تأثير كريستيانسن)، والذي قد يسبب خلاف ذلك خطوط أساس مشوهة وأطياف ذات جودة رديئة.

دليل الإعداد خطوة بخطوة

الدقة في كل خطوة أمر بالغ الأهمية للحصول على طيف نظيف وقابل للتفسير. يجب أن تتم العملية بأكملها بكفاءة لتقليل التعرض للرطوبة الجوية.

الخطوة 1: تجهيز معداتك

ستحتاج إلى مسحوق KBr عالي النقاء بدرجة طيفية، وعينتك الصلبة، وهاون ومدقة من العقيق، ومجموعة قوالب الأقراص، ومكبس هيدروليكي. كما أن مصباح التسخين أو الفرن للتجفيف ضروريان أيضًا.

الخطوة 2: ضمان الجفاف المطلق

الرطوبة هي العدو الأول لأقراص KBr الجيدة. تحتوي المياه على نطاقات امتصاص قوية وواسعة للأشعة تحت الحمراء حوالي 3400 سم⁻¹ (تمدد O-H) و 1640 سم⁻¹ (انحناء H-O-H) والتي يمكن أن تحجب قمم عينتك.

اطحن مسحوق KBr بلطف بمفرده وجففه في فرن عند حوالي 110 درجة مئوية لعدة ساعات. قم بتخزين KBr المجفف في مجفف حتى الاستخدام. يمكن أن يساعد مصباح حراري موجه إلى الهاون أثناء الطحن أيضًا في إبعاد الرطوبة.

الخطوة 3: استخدم التركيز الصحيح

التركيز المثالي هو حوالي 0.1% إلى 1% من العينة بالوزن في KBr. نقطة البداية الشائعة هي 1-2 ملغ من العينة مخلوطة مع حوالي 200 ملغ من KBr.

الكثير من العينة يؤدي إلى امتصاص كلي، حيث تكون القمم "مسطحة القمة" وغير قابلة للاستخدام للتحليل الكمي. القليل جدًا من العينة يؤدي إلى إشارة ضعيفة مع نسبة إشارة إلى ضوضاء رديئة.

الخطوة 4: الطحن إلى مسحوق موحد

اجمع العينة والـ KBr الموزونين مسبقًا في هاون العقيق. الهدف هو طحن الخليط حتى يصبح مسحوقًا متجانسًا وسهل التدفق، بقوام يشبه الدقيق الناعم.

هذه الخطوة حاسمة. يجب عليك تقليل حجم جسيمات عينتك لتكون أصغر من طول موجة ضوء الأشعة تحت الحمراء لمنع التشتت. يعمل الطحن على تشتيت جزيئات العينة بشكل وثيق في مصفوفة KBr.

الخطوة 5: تحميل القالب والضغط

انقل المسحوق بعناية إلى قالب القرص، مع التأكد من تشكيله طبقة متساوية. قم بتجميع القالب وضعه في المكبس الهيدروليكي.

طبق الضغط ببطء، عادة في نطاق 7-10 أطنان مترية (حوالي 8-12 طن قوة أو 15,000-20,000 رطل لكل بوصة مربعة). تتضمن العديد من الإعدادات منفذ تفريغ على القالب لإزالة الهواء المحبوس والرطوبة المتبقية، مما يحسن بشكل كبير شفافية القرص. حافظ على الضغط لمدة 1-2 دقيقة.

الخطوة 6: فحص وتركيب القرص

حرر الضغط بعناية وقم بفك القالب. يجب أن يكون القرص الجيد شفافًا أو شبه شفافًا وخاليًا من الشقوق أو المناطق الغائمة. تشير الأقراص المعتمة أو الغائمة إلى مشاكل في الرطوبة أو حجم الجسيمات أو الضغط غير الكافي.

قم بتركيب القرص النهائي في حامل عينة المطياف للتحليل.

فهم المقايضات والمزالق

استكشاف الأخطاء وإصلاحها هو مهارة أساسية في إعداد الأقراص. سيخبرك مظهر القرص والطيف الناتج بما حدث خطأ.

المشكلة: قرص غائم أو معتم

غالبًا ما يكون هذا ناتجًا عن تشتت الضوء. عادة ما تكون الأسباب هي جسيمات KBr كبيرة جدًا (طحن غير كافٍ)، أو رطوبة محبوسة، أو عدم وجود ضغط كافٍ لدمج المسحوق. سيظهر هذا في طيفك على شكل خط أساس شديد الانحدار.

المشكلة: قمم كبيرة وعريضة عند 3400 و 1640 سم⁻¹

هذه هي العلامة الكلاسيكية لتلوث الماء. لم يكن KBr الخاص بك جافًا بما فيه الكفاية، أو تعرض الخليط للهواء الرطب لفترة طويلة جدًا أثناء التحضير.

المشكلة: قمم "مسطحة القمة" أو مشبعة

يشير هذا إلى أن عينتك كانت مركزة جدًا. الامتصاص قوي جدًا لدرجة أن لا ضوء يصل إلى الكاشف عند تلك الترددات. يجب عليك إعادة صنع القرص بنسبة عينة إلى KBr أصغر.

المشكلة: خط أساس متذبذب أو متموج

غالبًا ما يكون هذا أثرًا آخر لتشتت الضوء، حيث تشتت الجسيمات الأكبر حجمًا الضوء عالي التردد (الأطوال الموجية الأقصر) أكثر من الضوء منخفض التردد. الحل هو طحن العينة بشكل أكثر دقة لتحقيق توزيع جسيمات أدق وأكثر تجانسًا.

اتخاذ الخيار الصحيح لهدفك

ليس كل تحليل يتطلب قرصًا مثاليًا. يجب أن يملي هدفك التحليلي جهد الإعداد الخاص بك.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو تحديد نوعي سريع: يمكنك أن تكون أقل صرامة بشأن التجفيف، ولكن يجب أن تكون مستعدًا لتجاهل قمم الماء الحتمية في طيفك.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو التحليل الكمي أو مطابقة المكتبة: الدقة هي الأهم. جفف KBr بدقة، وزن جميع المكونات بدقة، واجتهد للحصول على قرص شفاف تمامًا لضمان خط أساس مسطح وقابل للتكرار.
• إذا كانت عينتك رطبة، أو يصعب طحنها، أو تتفاعل مع KBr: قد تكون طريقة قرص KBr غير مناسبة. فكر في تقنيات بديلة مثل الانعكاس الكلي المخفف (ATR-FTIR) أو تحضير ملاط النوجول.

في النهاية، يكمن إتقان هذه التقنية في فهم كيف تؤثر الخصائص الفيزيائية - حجم الجسيمات والجفاف والتجانس - بشكل مباشر على النتائج الطيفية.

جدول ملخص:

الخطوة	الإجراء الرئيسي	المعلمة الحرجة
1. تجفيف KBr	التسخين إلى ~110 درجة مئوية	القضاء على الرطوبة لتجنب قمم الماء
2. الوزن	استخدم 0.1-1% عينة في KBr	منع الإشارات المشبعة أو الضعيفة
3. الطحن	استخدم هاون ومدقة من العقيق	تحقيق حجم جسيمات < طول موجة الأشعة تحت الحمراء
4. الضغط	طبق ضغط 7-10 أطنان	إنشاء محلول شفاف في الحالة الصلبة

احصل على أطياف FTIR جاهزة للنشر بثقة.

تعد طريقة قرص KBr أساسية للتحليل الدقيق للعينات الصلبة، ولكن النجاح يعتمد على الدقة والمعدات المناسبة. تتخصص KINTEK في مساحيق KBr عالية النقاء بدرجة طيفية، وقوالب أقراص متينة، ومكابس هيدروليكية موثوقة مصممة لتلبية الاحتياجات الدقيقة لمتخصصي المختبرات.

دعنا نساعدك على تعزيز نتائجك التحليلية. منتجاتنا موثوقة لتناسقها وأدائها، مما يضمن أن إعداد عينتك ليس هو المتغير أبدًا.

اتصل بخبرائنا اليوم لمناقشة احتياجات معدات المختبر والمواد الاستهلاكية الخاصة بك. سنساعدك في اختيار المواد والمكبس المثاليين لإعداد أقراص خالية من العيوب في كل مرة.