ما هي كمية العينة المطلوبة للتحليل بالأشعة تحت الحمراء؟ حسّن تحليلك بأقل قدر من المواد

بالنسبة لمعظم تقنيات التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (IR)، تحتاج إلى كمية قليلة بشكل مدهش من العينة. بالنسبة للعينات الصلبة المُحضّرة باستخدام قرص KBr، تكون هناك حاجة عادةً إلى 1-2 ملليغرام (ملغ) فقط. بالنسبة للسوائل النقية أو المحاليل التي يتم تحليلها كغشاء رقيق، غالبًا ما تكون قطرة واحدة كافية. تعتمد الكمية الدقيقة كليًا على طريقة تحضير العينة التي تختارها.

العامل الحاسم في التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء ليس الكتلة الكلية لعينتك، بل تركيزها في مسار شعاع الأشعة تحت الحمراء. الهدف هو استخدام كمية كافية من المادة لامتصاص الضوء دون إشباع الكاشف، مما يؤدي إلى قمم مسطحة عديمة الفائدة.

لماذا يعد تركيز العينة أكثر أهمية من الكتلة

الهدف الأساسي هو الحصول على طيف تكون فيه القمم حادة ومتناسبة مع كمية رابطة كيميائية محددة. وهذا لا يكون ممكنًا إلا عندما تكون العينة شفافة جزئيًا للإشعاع تحت الأحمر.

مبدأ شفافية الأشعة تحت الحمراء

لكي يتمكن كاشف المطياف من قياس كمية الضوء التي تم امتصاصها عند كل تردد، يجب أن يمر بعض هذا الضوء عبر العينة ليصل إليه.

إذا كانت العينة مركزة جدًا أو سميكة جدًا، فإنها ستمتص ما يقرب من 100٪ من ضوء الأشعة تحت الحمراء في مناطق معينة. الكاشف ببساطة يرى الظلام، ولا يمكنك الحصول على معلومات ذات مغزى.

مشكلة تشبع الإشارة

عندما تكون العينة مركزة جدًا، تظهر القمم الناتجة في الطيف عريضة ومسطحة من الأعلى. وهذا ما يسمى التشبع أو قمة القطع.

هذه القمم المشبعة تمثل مشكلة لأنك تفقد كل المعلومات الكمية. لا يمكنك التمييز بين عينة مركزة أكثر من اللازم بمرتين وتلك التي هي أكثر تركيزًا بـ 10 مرات - فكلاهما سيؤدي ببساطة إلى الوصول إلى الحد الأقصى لقراءة الكاشف.

إيجاد تركيز "الاعتدال"

تحضير العينة المناسب يتعلق بإيجاد التوازن الصحيح. أنت بحاجة إلى ما يكفي من العينة لإنتاج إشارة قوية أعلى بكثير من ضوضاء الخلفية، ولكن ليس لدرجة إشباع أقوى نطاقات الامتصاص.

متطلبات العينة لتقنيات الأشعة تحت الحمراء الشائعة

تختلف كمية العينة المطلوبة بشكل كبير بناءً على التقنية المستخدمة. تم تصميم كل طريقة للتحكم في التركيز الفعال للعينة.

لأقراص KBr (العينات الصلبة)

هذه طريقة انتقال كلاسيكية. أنت تخلط كمية صغيرة من عينتك الصلبة مع كمية كبيرة من ملح شفاف للأشعة تحت الحمراء، وعادة ما يكون بروميد البوتاسيوم (KBr).

النسبة القياسية هي حوالي 1-2 ملغ من العينة مطحونة جيدًا مع ~200 ملغ من KBr الجاف. وهذا يخلق تركيزًا نهائيًا يتراوح بين 0.5٪ و 1.0٪، مما يضمن أن القرص الناتج شفاف بدرجة كافية.

للأغشية الرقيقة (السوائل/المحاليل)

تُستخدم هذه الطريقة للسوائل النقية أو المواد الصلبة المذابة في مذيب متطاير.

يتم وضع قطرة واحدة من السائل بين لوحين ملحيين شفافين للأشعة تحت الحمراء (مثل كلوريد الصوديوم أو KBr). يتم الضغط على اللوحين برفق معًا لإنشاء غشاء رقيق للغاية. بالنسبة للمحاليل، توضع القطرة على لوح واحد ويتم تبخير المذيب، تاركًا وراءه الغشاء الرقيق للمادة الصلبة.

للانعكاس الكلي المخفف (ATR)

ATR هي تقنية سطحية حديثة تتطلب أقل قدر من العينة وغالبًا ما تكون الطريقة الأسهل.

أنت تحتاج فقط إلى ما يكفي من العينة الصلبة أو السائلة لتغطية سطح بلورة ATR الصغيرة بالكامل. يمكن أن يكون هذا بمقدار 0.5 إلى 1 ملغ، وغالبًا ما تكون كمية نقطة صغيرة كافية. يخترق شعاع الأشعة تحت الحمراء بضعة ميكرومترات فقط في العينة، مما يجعل التركيز أقل أهمية.

الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها

الحصول على طيف جيد يتعلق بأقل بالكتلة الدقيقة ويتعلق أكثر بتجنب أخطاء التحضير الشائعة.

استخدام كمية كبيرة جدًا من العينة

هذا هو الخطأ الأكثر شيوعًا. يؤدي مباشرة إلى القمم المسطحة والمشبعة التي نوقشت سابقًا، مما يجعل طيفك غير قابل للاستخدام للتحليل. ابدأ دائمًا بكمية عينة أقل مما تعتقد أنك بحاجة إليه.

الطحن والخلط الضعيف (أقراص KBr)

إذا لم يتم طحن العينة إلى مسحوق ناعم وخلطها جيدًا مع KBr، فإن شعاع الأشعة تحت الحمراء سيواجه كتلًا من العينة. وهذا يسبب خط أساس مائل وقمم ضعيفة التمييز لأن الضوء يتشتت بشكل غير متساوٍ.

التلوث بالماء

تكون ألواح ملح KBr و NaCl شديدة الاسترطاب، مما يعني أنها تمتص الماء بسهولة من الغلاف الجوي. يحتوي الماء على نطاقات امتصاص قوية جدًا وواسعة للأشعة تحت الحمراء يمكن أن تحجب بسهولة القمم المهمة في طيف عينتك. استخدم دائمًا مواد جافة وخزنها في مجفف.

اتخاذ الخيار الصحيح لهدفك

اختر طريقة تحضير العينة الخاصة بك بناءً على طبيعة عينتك والكمية المتاحة لديك.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو الحفاظ على عينة ثمينة أو محدودة: استخدم تقنية ATR، لأنها تتطلب أقل قدر من المواد (أقل من ملليغرام) وهي غير مدمرة.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو الحصول على طيف مكتبة عالي الجودة لمادة صلبة: قم بإعداد قرص KBr، مع استهداف تركيز 0.5-1.0٪ بعناية عن طريق خلط 1-2 ملغ من العينة مع ~200 ملغ من KBr.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو تحليل سائل نقي أو مادة صلبة مذابة: قم بإنشاء غشاء رقيق عن طريق وضع قطرة واحدة بين لوحين ملحيين.

في نهاية المطاف، يعد تحضير العينة المناسب الخطوة الأكثر أهمية لضمان أن يكون طيف الأشعة تحت الحمراء الخاص بك دقيقًا وغنيًا بالمعلومات.

جدول ملخص:

تقنية الأشعة تحت الحمراء	كمية العينة النموذجية	الاعتبار الرئيسي
قرص KBr (مواد صلبة)	1-2 ملغ	اخلط مع ~200 ملغ KBr لتركيز 0.5-1.0٪
غشاء رقيق (سوائل/محاليل)	قطرة واحدة	إنشاء طبقة رقيقة بين الألواح الملحية
ATR (مواد صلبة/سوائل)	0.5-1 ملغ (نقطة)	فقط قم بتغطية سطح بلورة ATR

احصل على أطياف أشعة تحت حمراء مثالية باستخدام المعدات المناسبة من KINTEK

هل تعاني من تحضير العينة أو النتائج غير المتسقة؟ تتخصص KINTEK في المعدات والمواد الاستهلاكية المخبرية عالية الجودة المصممة خصيصًا للتحليل الطيفي الموثوق بالأشعة تحت الحمراء. سواء كنت بحاجة إلى مكابس KBr متينة، أو ألواح ملحية نقية، أو ملحقات ATR متعددة الاستخدامات، فإننا نوفر الأدوات اللازمة للتحليل الدقيق والقابل للتكرار.

دعنا نساعدك في تحسين سير عملك والحفاظ على العينات الثمينة. يدرك خبراؤنا تحديات مختبرك وهم على استعداد للتوصية بالحل الأمثل لتطبيقك المحدد.

اتصل بفريقنا اليوم لمناقشة احتياجاتك من الأشعة تحت الحمراء واكتشف كيف يمكن لـ KINTEK تعزيز كفاءة ودقة مختبرك.