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FTIR配件與應用

FTIR的快速與非破壞性分析的能力使得FTIR越來越普及,因應越來越多元的應用需求以及不同的樣品型態,加上FTIR可以與不同技術之間相連結,製造廠商持續開發使用上更便利的配件。

配件外觀與應用介紹|Accessory introduction and Application

我要找特定的配件:
固體:ATRDiffuse漫反射Specular鏡面反射光纖探頭(optical fiber)
液體:ATR多點反射ATRPearl穿透式定性定量配件
氣體:Gas Cell
特殊應用:TGA-IRFTIR顯微鏡(FTIR-Microsope)
我要找樣品前處理的裝置:
 

ATR

 

ATR(Attenuated total reflection衰減全反射)

適用於:液體、粉末、薄膜、塊材表面分析,例如:塑膠、油漆、橡膠

  ATR是目前使用率最廣泛的FTIR配件。由於樣品幾乎不需要經過前處理就可以直接透過這個技術取得樣品的FTIR光譜,相較於過去KBr打錠以及零件繁複的Liquid-cell液體穿透槽,便利性大幅提升。例如粉末與薄膜,可以透過配件壓力桿加壓使樣品接觸晶體,液體則直接滴加約莫100µL於晶體上即可以進行分析。

※特殊ATR配件還可以進行溫度變化的控制,或是應用於Stop-flow反應實驗研究。

Diffuse

 

 

Diffuse(漫反射)

適用於:單一或多種粉末混和的樣品,例如:藥錠、漆料、聚合物

  Diffuse Reflection配件的技術為DRIFT; Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy,是針對粉末或是表面不均勻的薄膜,或是前處理上相對比較困難的固體所設計的分析配件。多半Diffuse配件具備可以進行樣品環境(例如:溫度、通入惰氣)的控制以應用於了解固體之間的催化反應或是樣品受到溫度變化的影響。

reference:https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/diffuse-reflectance-infrared-fourier-transform-spectroscopy

Specular

 

 

Specular(鏡面(高光)反射)

適用於:金屬表面汙染物分析(例如:矽晶圓)、超薄薄膜分析(Ultra-thin film)、單分子層(mono molecular layer)研究

Specular Reflection配件會應用於不同角度的入射光針對反射物質上的超薄薄膜或是用於瞭解單分子層的光學特性。Grazing angle Reflection又稱為掠角(飛角)反射也屬於這個技術的一環,在極端的80度角進行分析,搭配偏極片(Polarizer)可以顯示出樣品表面的光學方向性。藉由下圖我們可以了解鏡面反射的研究,具備樣品表面的反射與吸收特性。學術上稱之為IRRAS; Infrared reflection absorption spectroscopy),在結合極化(Polarization)效果之後,即為PM-IRRAS。

Reference: http://www.nuance.northwestern.edu/docs/keckii-pdf/what-is-pm-irras.pdf

reference: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022309315301526

多點ATR

 

 

Multiple-reflection ATR (多點反射式ATR)

適用於:液體樣品、(潤滑)油品分析與定量

在ATR分析如果遇到樣品的FTIR光譜訊號不夠強的時候,可以使用多點反射ATR配件來增強樣品的FTIR光譜訊號。主要應用於研究液態樣品中的雜質,例如:潤滑油中的水分、氧化劑、氮硫化合物等雜質的品質分析。

Pearl

 

 

Pearl (液態樣品穿透式量測配件)

適用於:液態樣品定性與定量

Pearl屬於液體穿透配件的一種,特別的點在於整個配件只有兩個零件,相較於傳統液體穿透配件(Liquid cell)動輒9個以上的零件,外加需要時間熟練組合,樣品之間的清潔也需要花費五倍以上的光譜分析時間。

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Gas Cell

 

 

Gas Cell (穿透式氣體樣品槽)

適用於:氣態樣品分析(ppb to %)

氣體分析配件會依據分析氣體的濃度與種類而選擇不同的光徑與材質,也有根據溫度變化進行控制的類型。

氣體分析配件的長度從10cm到10M不等,越低濃度的分析需要越長的光徑。材質的選擇主要是壓力與分析氣體腐蝕性的考量。

※特殊應用:汽車廢氣排放、產線氣體分析、工廠廢氣排放

optical fiber

 

 

Remote Sampling (光纖量測模組)

適用於:皮膚、畫作等無法破壞且無法放入FTIR樣品室的樣品。

FTIR分析有機會遇到樣品因為太大或是完全無法破壞而無法放入或導入FTIR的配件之中,這時候你可以把紅外線光導出來,以光纖探頭的形式接觸樣品的表面。

TGA-IR

 

 

TGA interface (熱重分析儀串聯模組)

適用於:聚合物配方開發與品管(polymer deformulation)

TGA(thermal gravity analysis; 熱重力分析或熱重量分析)過去應用於了解化合物或是商品中不同成分的比例,加上FTIR的分析能力之後,可以得知每一個階段損失的化合物可能是什麼有機化合物,在紀錄完整的量測過程之後,搭配資料庫與軟體的演算,達到產品配方的研究。特別是在聚合物的配方品管分析,可以得知產品在應用時,為何無法達到預期的效果。

Micro-FTIR

 

 

FTIR-Microscope (紅外線顯微鏡)

適用於:固態樣品表面微米(micro-meter)的汙染物或表面分布分析

FTIR顯微鏡的設計目的在於研究人員或是品管人員希望可以分析微米(micro-meter)尺寸的樣品(延伸閱讀:為什麼你需要紅外線顯微鏡?)。過去紅外線顯微鏡作為FTIR主機的配件,需要將光源導出,對於整個光學系統的校準需要具備經驗的工程師進行優化,此外分析流程除了紅外線光譜分析之外,還需要考慮到背景光譜的收集以及樣品的對焦等,這些在特別為顯微紅外線光譜分析所設計的iN10都可以更加流暢。(延伸閱讀:當紅外線顯微鏡不再是配件...)

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