ما هي الأنواع المختلفة لتقنيات أخذ العينات المستخدمة في مطيافية الأشعة تحت الحمراء؟ دليل لطرق KBr، والمعلق (Mull)، و ATR

تتضمن تقنيات أخذ العينات الأساسية في مطيافية الأشعة تحت الحمراء تحضير العينة في مصفوفة شفافة للإشعاع تحت الأحمر. بالنسبة للعينات الصلبة، يشمل ذلك تقنية الأقراص المضغوطة (KBr)، وتقنية المعلق (Mull)، وترسيب الأغشية. بالنسبة للعينات السائلة، فإن الطريقة القياسية هي وضع طبقة رقيقة بين لوحين ملحيين.

التحدي الأساسي في تحضير عينات الأشعة تحت الحمراء هو إدخال كمية كافية من عينتك في مسار شعاع الجهاز دون أن يمتص حامل العينة أو المصفوفة إشعاع الأشعة تحت الحمراء نفسه. لذلك، فإن اختيارك للتقنية هو قرار استراتيجي يعتمد على الحالة الفيزيائية لعينتك والحاجة إلى "الشفافية غير المرئية" هذه للأشعة تحت الحمراء.

المبدأ الأساسي: الشفافية للأشعة تحت الحمراء

لماذا نستخدم الملح

يجب أن تكون المادة التي تحتوي على عينتك شفافة في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة حيث يتم قياس الاهتزازات الجزيئية. يمتص الزجاج أو الكوارتز الشائع إشعاع الأشعة تحت الحمراء بشدة، مما يجعله معتمًا وغير قابل للاستخدام.

لهذا السبب، عادة ما تُصنع حوامل العينات والمصفوفات من الهاليدات القلوية. هذه الأملاح الأيونية، مثل كلوريد الصوديوم (NaCl) وبروميد البوتاسيوم (KBr)، ليس لديها اهتزازات جزيئية في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، مما يجعلها غير مرئية فعليًا للجهاز.

عدو الألواح الملحية: الماء

السمة الحاسمة لهذه الأملاح هي أنها قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء. أي رطوبة في عينتك أو في المذيبات المستخدمة للتنظيف ستبدأ فورًا في تضبيب الألواح الملحية أو حفرها أو إذابتها، مما يتلفها. لذلك، يجب أن تكون جميع العينات والكواشف المستخدمة في مطيافية الأشعة تحت الحمراء بالنفاذ لا مائية (خالية من الماء).

تحضير العينات الصلبة

عند تحليل المواد الصلبة، يتمثل الهدف في تقليل حجم الجسيمات لمنع تشتت الضوء وتعليق العينة في وسط شفاف للأشعة تحت الحمراء.

تقنية القرص المضغوط (KBr)

تتضمن هذه الطريقة طحن كمية صغيرة من العينة الصلبة جيدًا مع مسحوق جاف وعالي النقاوة، وأكثره شيوعًا هو بروميد البوتاسيوم (KBr).

ثم توضع المزيج في قالب ويتم ضغطه تحت ضغط هائل. يؤدي هذا إلى دمج KBr في قرص أو "بيليه" رقيق وشفاف مع تشتت مادة العينة بالتساوي بداخله. يمكن وضع هذا القرص مباشرة في حامل عينة المطياف.

تقنية المعلق (Mull)

في هذه التقنية، يتم طحن العينة الصلبة إلى مسحوق ناعم ثم خلطها ببضع قطرات من عامل تعليق، وعادة ما يكون زيتًا معدنيًا مثل Nujol.

ينتج عن هذا معجون سميك وموحد، أو "معلق". ثم يتم نشر كمية صغيرة من هذا المعجون بشكل رقيق بين لوحين ملحيين مسطحين (مثل ألواح NaCl) لتحليلها.

تقنية ترسيب الأغشية

هذه الطريقة مثالية للمواد الصلبة غير المتبلورة أو البوليمرات التي يمكن إذابتها في مذيب متطاير.

تُذاب المادة الصلبة في مذيب غير مائي مناسب. توضع قطرة من هذا المحلول على سطح لوح ملحي واحد، ويتم تبخير المذيب بلطف. يترك هذا وراءه غشاءً صلبًا رقيقًا من العينة على اللوح، ويكون جاهزًا للتحليل.

تحضير العينات السائلة

طريقة الخلية الساندويتشية

تحليل السوائل غالبًا ما يكون أكثر مباشرة. توضع قطرة من السائل النقي على وجه لوح ملحي واحد.

ثم يوضع لوح ملحي ثانٍ بعناية فوقه، مما ينشر السائل إلى فيلم رقيق جدًا. يعد طول المسار - سُمك طبقة السائل - أمرًا بالغ الأهمية ويتراوح عادةً بين 0.01 و 0.05 مم لضمان عدم كون الإشارة قوية جدًا أو ضعيفة جدًا.

بديل حديث: الانعكاس الكلي المخفف (ATR)

كيف تبسط ATR التحليل

تعد ATR تقنية حديثة شائعة تتجنب العديد من تحديات طرق النفاذ التقليدية. إنها تتطلب الحد الأدنى من تحضير العينة أو لا تتطلب أي تحضير على الإطلاق.

يتم ببساطة ضغط العينة (سواء كانت صلبة أو سائلة) في اتصال وثيق مع بلورة ذات معامل انكسار عالٍ، غالبًا ما تكون من الألماس. يتم توجيه شعاع الأشعة تحت الحمراء عبر البلورة بطريقة تنعكس داخليًا، مما يخلق "موجة زائلة" تخترق بضعة ميكرومترات في العينة عند نقطة التلامس. يوفر هذا التفاعل الطيف.

مزايا ATR

نظرًا لأن شعاع الأشعة تحت الحمراء لا يمر أبدًا عبر كتلة العينة أو اللوح الملحي، يمكن استخدام ATR لمجموعة أوسع بكثير من العينات. ويشمل ذلك المحاليل المائية، والمواد الصلبة السميكة أو المعتمة، والمعاجين، مما يجعلها متعددة الاستخدامات وسريعة بشكل استثنائي.

فهم المفاضلات والمزالق

سُمك العينة والتركيز

بالنسبة لطرق النفاذ، يعد الحصول على التركيز الصحيح أمرًا بالغ الأهمية. إذا كان غشاء العينة أو القرص سميكًا جدًا أو عالي التركيز، فسوف يمتص كل ضوء الأشعة تحت الحمراء، مما ينتج عنه طيف "مسطح القمة" أو غير مفيد. إذا كان رقيقًا جدًا، فسيكون الإشارة ضعيفة جدًا بحيث لا يمكن تفسيرها.

التداخل من المصفوفة

عامل التعليق في تقنية المعلق هو في حد ذاته مركب عضوي (زيت معدني) وسيُظهر قمم الامتصاص والانثناء الخاصة به لـ C-H في الطيف. يجب أن يكون المحلل قادرًا على التمييز بين قمم Nujol المعروفة هذه وقمم العينة.

التبخر غير الكامل للمذيب

عند تحضير غشاء من محلول، فإن أي مذيب متبقٍ لم يتبخر بالكامل سيظهر أيضًا في الطيف، مما قد يحجب قمم العينة المهمة. من الضروري التأكد من أن الغشاء جاف تمامًا.

اختيار التقنية المناسبة لعينتك

• إذا كان تركيزك الأساسي هو مادة صلبة نقية وجافة وتحتاج إلى طيف مرجعي عالي الجودة: تعتبر تقنية قرص KBr هي المعيار الذهبي، لأنها توفر طيفًا واضحًا بدون تداخل من المصفوفة.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو مادة صلبة غير قابلة للذوبان أو حساسة لا يمكن طحنها باستخدام KBr: تعتبر تقنية المعلق (Mull) بديلاً عمليًا وسريعًا، شريطة أن تتمكن من حساب قمم عامل التعليق.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو سائل نقي غير مائي: تعتبر خلية الساندويتش السائلة هي الطريقة الأبسط والأكثر مباشرة.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو التحليل السريع للعينات المتنوعة (مواد صلبة، سوائل، أو محاليل مائية) بأقل قدر من التحضير: تعتبر ATR هي الخيار الأكثر كفاءة وتنوعًا في المختبر الحديث.

إتقان هذه التقنيات يحول مطيافية الأشعة تحت الحمراء من إجراء معقد إلى أداة تحليلية قوية ومتاحة.

جدول الملخص:

التقنية	الأفضل لـ	الاعتبار الرئيسي
قرص KBr	المواد الصلبة النقية والجافة؛ أطياف مرجعية عالية الجودة	يتطلب ظروفًا لا مائية وضغطًا عاليًا
المعلق (Nujol)	المواد الصلبة غير القابلة للذوبان أو الحساسة للضغط	تظهر قمم زيت Nujol في الطيف
خلية السائل	السوائل النقية غير المائية	التحكم في سُمك طبقة السائل (طول المسار) أمر بالغ الأهمية
ATR	التحليل السريع للمواد الصلبة والسوائل والمعاجين والمحاليل المائية	يتطلب الحد الأدنى من تحضير العينة

هل أنت مستعد لتحسين سير عمل مطيافية الأشعة تحت الحمراء لديك؟

إن تقنية أخذ العينات الصحيحة ضرورية للحصول على نتائج دقيقة وعالية الجودة. تتخصص KINTEK في توفير معدات المختبرات والمواد الاستهلاكية التي تحتاجها لإتقان هذه الطرق، بدءًا من أقراص KBr والألواح الملحية وصولاً إلى ملحقات ATR المتينة.

دع خبرائنا يساعدونك في:

• اختيار التقنية المثالية لعيناتك المحددة (مواد صلبة، سوائل، أو محاليل مائية).
• تأمين مواد عالية النقاء مثل KBr وألواح NaCl لضمان أطياف واضحة وخالية من التداخل.
• تحسين كفاءة مختبرك باستخدام معدات موثوقة تبسط تحضير العينات.

اتصل بنا اليوم للحصول على استشارة ودع KINTEK تكون شريكك في تحقيق نتائج تحليلية دقيقة.

تواصل معنا الآن