ما أنواع العينات المستخدمة في التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)؟ تحليل المواد الصلبة والسائلة والغازية بالتحضير الصحيح

بشكل أساسي، يمكن للتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR) تحليل أي نوع تقريبًا من العينات، بما في ذلك المواد الصلبة والسائلة والغازية. العامل الحاسم ليس الحالة الأولية للعينة، بل كيفية تحضيرها لتكون شفافة بما يكفي لضوء الأشعة تحت الحمراء (IR) للتحليل. طريقة التحضير المختارة هي ما يسمح للجهاز بالحصول على طيف واضح وقابل للتفسير.

التحدي الأساسي في أخذ عينات FTIR ليس ما إذا كان يمكن تحليل مادتك، بل كيفية تحضيرها. يعتمد اختيارك للتقنية—من ضغط مادة صلبة في قرص إلى وضع سائل بين ألواح ملح—مباشرة على الحالة الفيزيائية للعينة وأهدافك التحليلية.

تحضير العينات الصلبة

يوفر تحليل المواد الصلبة أكبر تنوع في تقنيات التحضير. الهدف دائمًا هو جعل العينة رقيقة بما يكفي أو تشتيتها بما يكفي لمرور شعاع الأشعة تحت الحمراء من خلالها أو التفاعل معها بفعالية.

طريقة قرص KBr

هذه تقنية إرسال كلاسيكية. يتم طحن كمية صغيرة جدًا من عينتك الصلبة (عادة 1-2 ملغ) بدقة مع كمية أكبر من مسحوق بروميد البوتاسيوم (KBr) من الدرجة الطيفية.

ثم يتم ضغط هذا الخليط تحت ضغط عالٍ باستخدام قالب قرص وضاغط لتشكيل قرص صغير ورقيق وشبه شفاف. يستخدم KBr لأنه شفاف لإشعاع الأشعة تحت الحمراء ولديه خاصية شبيهة بالبلاستيك تحت الضغط تسمح له بتشكيل مصفوفة مستقرة للعينة.

الانعكاس الكلي المخفف (ATR)

يمكن القول إن ATR هي الطريقة الأكثر شيوعًا وملاءمة المستخدمة اليوم. تتطلب الحد الأدنى من تحضير العينة أو لا تتطلب أي تحضير.

يتم ببساطة ضغط المادة الصلبة (أو السائلة) في اتصال مباشر مع بلورة عالية الانكسار، عادة ما تكون مصنوعة من الماس أو سيلينيد الزنك أو الجرمانيوم. ينعكس شعاع الأشعة تحت الحمراء داخليًا داخل البلورة، مما يخلق "موجة زائلة" تخترق بضعة ميكرومترات في سطح العينة، مما يولد طيفًا.

تحليل الأغشية الرقيقة

إذا كان يمكن إذابة مادتك الصلبة في مذيب متطاير، يمكنك تحضير غشاء رقيق.

توضع قطرة من المحلول على لوح ملح شفاف للأشعة تحت الحمراء (مثل KBr أو NaCl). ثم يتم تبخير المذيب بلطف، تاركًا وراءه غشاء رقيقًا ومتجانسًا من المادة الصلبة جاهزًا للتحليل المباشر.

المعجون (Mulls)

في هذه التقنية، يتم طحن المادة الصلبة إلى عجينة ناعمة باستخدام عامل طحن، وأكثرها شيوعًا هو Nujol (زيت معدني).

ثم يتم فرد هذه العجينة بشكل رقيق بين لوحين ملح شفافين للأشعة تحت الحمراء. العيب الرئيسي هو أن طيف عامل الطحن نفسه سيتراكب على طيف عينتك، مما قد يحجب مناطق مهمة.

تحضير العينات السائلة

تحليل السوائل أسهل بشكل عام من المواد الصلبة، حيث يمكنها بسهولة تشكيل الطبقات الرقيقة المطلوبة للتحليل.

السوائل النقية

تتضمن أبسط طريقة وضع قطرة واحدة من سائل نقي بين لوحين ملح. يتم الضغط على الألواح بلطف معًا لتشكيل غشاء شعري رقيق جدًا. ثم يوضع هذا "الساندويتش" مباشرة في حامل عينة المطياف.

المحاليل

إذا كانت العينة مادة صلبة تحتاج إلى إذابة، أو إذا كان السائل النقي يمتص بقوة شديدة، فيمكن تحليلها كمحلول.

تُذاب العينة في مذيب له الحد الأدنى من امتصاص الأشعة تحت الحمراء في المنطقة ذات الأهمية (مثل رابع كلوريد الكربون أو الكلوروفورم). ثم يُحقن هذا المحلول في خلية سائلة محكمة الغلق بطول مسار محدد بدقة للتحليل الكمي.

تحضير العينات الغازية

يتطلب تحليل الغازات معدات متخصصة بسبب التركيز المنخفض جدًا للجزيئات مقارنة بالسوائل والمواد الصلبة.

خلايا الغاز

تُحلل الغازات باستخدام خلية غاز، وهي أنبوب به نوافذ شفافة للأشعة تحت الحمراء عند الطرفين.

للحصول على إشارة قوية بما فيه الكفاية، صُممت هذه الخلايا ليكون لها طول مسار طويل، وغالبًا ما تستخدم مرايا داخلية لعكس الشعاع ذهابًا وإيابًا عبر الغاز عدة مرات. يمكن أن تتراوح أطوال المسار من بضعة سنتيمترات إلى عدة أمتار.

فهم المقايضات

لكل طريقة أخذ عينات مزايا وعيوب مميزة. اختيار الطريقة الصحيحة أمر بالغ الأهمية للحصول على بيانات موثوقة.

سهولة الاستخدام مقابل جودة الطيف

تعد ATR بطلة السرعة والبساطة، مما يجعلها مثالية لمراقبة الجودة الروتينية. ومع ذلك، يمكن أن يختلف الطيف الناتج أحيانًا بشكل طفيف عن طيف الإرسال الكلاسيكي بسبب الاختلافات في عمق الاختراق.

تعد طريقة قرص KBr، على الرغم من أنها تتطلب جهدًا كبيرًا وحساسة للغاية للتلوث بالرطوبة، قادرة على إنتاج أطياف إرسال عالية الجودة بشكل استثنائي والتي غالبًا ما تعتبر "المعيار الذهبي" لمطابقة المكتبات.

سلامة العينة والتلوث

تعد تقنيات قرص KBr والمعجون مدمرة؛ حيث تُخلط العينة بمادة أخرى ولا يمكن استعادتها بسهولة. ATR غير مدمرة، وهي ميزة رئيسية عند التعامل مع العينات الثمينة.

تُدخل المعاجين تداخلًا طيفيًا من عامل الطحن. أقراص KBr استرطابية (تمتص الماء من الهواء)، مما يعني أن ذروة الماء هي أثر شائع جدًا إذا لم يُحفظ مسحوق KBr جافًا تمامًا.

اختيار الطريقة الصحيحة لعينتك

يجب أن يسترشد اختيارك بالشكل الفيزيائي لعينتك وما تحتاج إلى معرفته من التحليل.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو التحليل السريع والروتيني لمادة صلبة أو سائل غير متطاير: استخدم ATR لسرعته التي لا مثيل لها والحد الأدنى من تحضير العينة.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو الحصول على طيف عالي الدقة بجودة مكتبية لمادة صلبة: استخدم طريقة قرص KBr، ولكن كن مستعدًا للتحضير الدقيق المطلوب.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو تحليل سائل نقي أو عينة في محلول: استخدم زوجًا من ألواح الملح لإجراء مسح نوعي سريع أو خلية سائلة محكمة الغلق للعمل الكمي.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو تحليل غاز أو خليط من الغازات: خلية الغاز المخصصة ذات طول المسار المناسب هي الخيار الفعال الوحيد.

من خلال مطابقة تقنية التحضير مع حالة عينتك وهدفك التحليلي، يمكنك الحصول على نتائج دقيقة وموثوقة من تحليل FTIR الخاص بك.

جدول الملخص:

نوع العينة	طرق التحضير الشائعة	الخصائص الرئيسية
المواد الصلبة	قرص KBr، ATR، غشاء رقيق، معجون	متعددة الاستخدامات؛ يؤثر اختيار الطريقة على جودة الطيف وسهولة الاستخدام. ATR سريع وغير مدمر.
السوائل	نقية (ألواح ملح)، خلية محلول	تحضير بسيط؛ تشكل طبقات رقيقة بسهولة. مثالية للتحليل النوعي والكمي.
الغازات	خلية غاز (طول مسار طويل)	تتطلب خلية متخصصة؛ طول المسار الطويل يعوض التركيز المنخفض للجزيئات.

احصل على نتائج FTIR دقيقة باستخدام المعدات المناسبة من KINTEK. سواء كنت تقوم بتحضير أقراص KBr الصلبة، أو تحليل السوائل باستخدام ألواح الملح، أو العمل مع الغازات، فإن توفر لوازم المختبر الموثوقة أمر بالغ الأهمية. تتخصص KINTEK في المواد الاستهلاكية والملحقات عالية الجودة لـ FTIR، بما في ذلك قوالب الأقراص، والمكابس، وبلورات ATR، وألواح الملح، المصممة لتلبية الاحتياجات المتنوعة للمحترفين في المختبرات. تأكد من أن تحضير عينتك لا تشوبه شائبة—اتصل بخبرائنا اليوم للعثور على الحل الأمثل لتحليل FTIR الخاص بك!