ATRFTIR衰减全反射光谱的原理
ATRFTIR衰减全反射光谱的原理-精品文档22页
The 2963 cm-1 band is due to CH3 and occurs in silicones exclusively as the only alkane.
Bands 1258, 1079, 1010and 787 cm-1 are specific of silicone. Bands 2963, 2916, and2850 cm-1, which are less specific, corresponding to C-H bonds, had intensities that differed greatly in both types of compounds
How ATR Works
With ATR sampling we direct the IR beam into a crystal of relatively higher refractive index at a certain angle.
The IR beam reflects from the internal surface of the crystal and creates an evanescent wave.
ATR is used for surface analysis of solids and liquids.
ATR generally allows qualitative or quantitative analysis of samples with little or no sample preparation which greatly speeds sample analysis.
While the evanescent wave extends only 0.5-5 µm beyond the crystal surface and into the sample.
ATR-FTIR表面感光技术原理
2.1ATR-FITR表观技术原理
引入表观衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术（surface-sensitive attenuated total reflection Fourier transform infrared technique (ATR-FTIR)）是为了做物质表面复合形式的原位光谱识别。
测量接触样品的红外光束产生的全内反射光束的变化（图5）。
红外光束以给定的角度入射，然后其内部反射产生了一个消散波
（evanescent wave），消散波会穿透晶体表面进入与其接触的样品内部。
因此，在红外光照射的地方样品吸收能量，波将会改变，到达探测器将产生描述这一变化的频谱。
为了使ATR-FTIR得到正确的结果，下述条件必须满足：1、样品必须直接与ATR晶面接触，因为消散波仅穿透晶面0.5μ-5μ；2、晶体的折射率必须明显大于样品，否则内反射将不会出现且光线将不仅仅是晶体中的内反射。
其中λIR是IR光的波长；n1是晶体折射率，此处为ZnSe的折射率2.4；n2是样品折射率，此处是用Millipore水制成的溶液的折射率1。
是入射角，在这是60°；N是反射数，在这是4；b是总路径长，在这是3.51μm；d p是穿透深度，在这是0.88μm。
短路径长度需要能减去光谱中的水信号来显示水中溶质的信号。
衰减全反射_显微傅立叶变换红外光谱原位分析煤有机显微组分_余晓露
测量的样品先制备成光片，在 Leica DM4500P 型荧光显微镜下观察有机显微组分，选定形态及大 小合适的组分，包括壳质组（ 孢子体、角质体、树脂 体、树皮体） 、镜质组（ 均质镜质体、基质镜质体、结 构镜质体） 和 惰 质 组 （ 丝 质 体） ，分 别 在 5 ×，10×， 20×物镜下拍摄反光（ R） 和荧光（ F） 的照片，并对 所选组分的位置做好详细记录。
潜力逐渐减小。壳质组脂族结构以长链脂肪烃为主，有利于生油； 镜质组和惰质组以短链为主，有利于生气。壳质组中孢子体的
芳香烃含量相对较高，生烃潜力较差，树皮体、角质体和树脂体的生烃潜力较好。同一种有机显微组分随演化程度的增高，脂肪
族含量降低，芳香烃含量升高。
关键词： 有机显微组分； 衰减全反射（ ATR） ； 显微傅立叶变换红外光谱； 煤
350cm1之间的吸收带被认为与酯醚等氧桥cocaroar的振动有关说明基质镜质体中含有较多的杂原子官能号样品缺失这一吸收带但在1735cm1个不同成熟度样品的基质镜质体结果谱图中都显示存在粘土矿物1010cm1030cm1处有强烈的吸收尖峰913754cm1的附属峰940cm1700cm1之间的较尖锐的吸收峰都与高岭石等粘土矿物有关这也许与基质镜质体常作为其他显微组分的胶结物有关系18均质镜质体是植物木质纤维组织经凝胶化作用变成的均一的凝胶与基质镜质体同属于非结构镜质体18均质镜质体的红外吸收光谱图与基质镜质体具有相似的主要峰位峰形和峰强度具有较弱的ch伸缩振动2800000cm1吸收和弯曲振动1430450cm1380cm1吸收强烈的芳环骨架振动吸收1600cm1及杂原子吸收谱带960350cm1反映均质镜质体中的脂肪烃含量弱于壳质组芳香烃含量强于壳质组
红外光谱衰减全反射法(ATR)的原理及其在纺织品定性上的应用
【 摘 要 】 外 光谱 （ ｆ ｒｄＲｅｅｔ ｃ ｐｃｒｓｏ ｙ简 称 Ｉ ） 红 Ｉｒ ｅ ｆｃａ ｅＳ ｅｔ ｃｐ ｎａ ｌ ｎ ｏ ＲＳ分析 技 术 是 一 种 高 效 、 快速 的现 代 分 析 技 术 。 它 综合 运 用 了计 算机 技 术 、 光 谱技 术和 化 学计 量 学等 多个 学科 的 最 新研 究成 果 ，以其 独 特 的 优 点在 多个 领域 得 到 了 日益 广 泛的 应 用 ， 在 纺 织科 学 的应 用 亦 日趋 显 著 。 本 其
文 主要 介 绍 了红 外光 谱 衰 减 全反 射 法 （ ＴＲ） 纺织 品 定性 方 面所 拥 有 的独 特 优 势 。 Ａ 在
【 关键词】 红外光谱（ Ｒ） 纺织品 ＡＴ ：
Ａｐ ｉａｔ ｎ ｏ ｐｌ ｃ ｉ ｆ ＡＴＲ－ ｏ ＦＴＩ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｎ Ｔｅ ｔ ｅ Ｒ ｃ ｏ ｏ ｙ ｉ ｘ ｉ ｌ
２１ ００年
第 ３ 期 ３
Ｓ ＩＮ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
０科教前沿 ０
科技信息
红外光谱衰减全反射法（ Ｔ 的原理 Ａ Ｒ） 及其在纺织品定性上的应用
任 雪 松 陈 勇
（ 义乌出入境检验检疫局 浙江
义乌
３２ ０ ） ２ ０ ０
ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ，ｓ ｅ ｔａ ｅ ｈ ｏ ｏ ｎ ｈ ｍｏ ｔｉ ｓ ｍｕ ｔｐ ｅ ｄ ｓ ｉ ｌ ｅ ｕ ｈ ａ ｈ ａｅ ｔｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｕ ｔ，ｗｉ ｔ ｎ ｑ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｓ ｖ ｒ ｌａ ｅ ｓ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｐ ｃ ｒ ｌｔｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｄ ｃ ｅ ｍｅｒｃ ｌｉ ｌ ｉｃ ｐ ｉ ｓ ｓ ｃ ｓ ｔ ｅ ｌｔ ｓ ｅ ｅ ｒ ｈ ｒ ｓ ｌｓ ｙ ｎ ｔ ｉ ｕ ｉ ｕ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｉ ｅ ｅ ａ ｒ ａ ｈ ｓ ｇ ｔ ａ ｍｏ ｅ ｅ ｔｎ ｉｅ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｉ ｅ ｔ ｅ ｓ ｉｎ ｅ ｉ ａ ｓ ｎ ｒ ａ ｉｇ ｙ ｓｇ ｉ ｃ ｎ 。 Ｔ ｉ ｐ ｒ ｍａｎ ｙ ｉ ｔ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ＡＴ ｅ ｒ ｘ ｅ ｓｖ ｐ ｌｃ ｔ ｆ ｉ ａ ｐ ｉ ｔ ｎ ｔｘ ｉ ｃ ｅ ｃ ｓ ｌｏ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｌ ｉ ｎ ｆ ａ ｔ ｏ ｓ ｃ ｏ ｌ ｉ ｈ ｓ ｐａ ｅ ｉ ｌ ｎ ｒ ｕ ｅ ｈ Ｒ—Ｆ Ｒ ｏ ＴＩ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ ｅ ｔ ｅ ａ ｉ ｔ ｅ ｐｏ ｓ ｓ ｉｔ ｃ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｎ ｔｘ ｉ ｓｑｕ ｌ ａ ｉ ｓ ｅ ｓ ｄ ｓｉ ｔ ｖ ｎ ａ ｅ ． ｌ ｔ ｖ ｎ ａ
ATR
n sin i r arcsin( 1 ) n2 ，
当n1 ﹥ n2时，则有r ﹥ i，即光由光密介质进 入光疏介质时，折射角将大于入射角。
不仅反射光束和折射光束的方向与入射角有关，反射光和折射光的强 度也受到入射角的影响，图2给出了反射率和入射角的关系。图中反射率 R⊥表示入射光为偏振光（电矢量垂直于入射面）时反射率。
(二) ATR技术的局限性 尽管ATR技术的界面层的结构研究中有着广泛应用，但方法本身也存 在某些局限，这是使用过程中应该注意的。 1.ATR谱测量要求有红外透明的ATR晶体材料，这一条件使许多界面 体系的研究受到很大限制。 2.原位测量有机薄膜困难：许多界面膜层只有几个纳米厚度，而ATR 测量中光束穿透深度比实际膜层厚度大许多倍，因此部分红外光要穿过其 它介质，例如水，这将给原位测量带来很大困难。 3.晶体材料表面粗糙度和光学不均匀性，使有机膜层与晶体反射面间 的接触难以完全严密有效，这将给偏振光谱测量带来误差，进而影响分子 取向测量的准确性。
三、衰减全反射光谱光路设置和谱学特点
(一) ATR光路设置 ATR技术中最常用的晶体材料为KRS-5 和锗。KRS-5是由铊、溴和碘 合成的一种混晶，Br与I的比例大约为42：58，KRS-5有毒。通常将ATR晶 体作为菱形体，样品可以放到晶体的两个较大侧面上。晶体的几何尺寸受 到全反射次数和光谱仪光源光斑大小的约束。 经过一次衰减全反射，光透入样品深度有限，样品对光吸收较少，因 此光束能量变化也很小，所得光谱吸收带弱，信噪比差。为了增加吸收峰 强度，提高测试信噪比，现代ATR附件采用增加全反射次数来使吸收谱带 增强，这就是多重衰减全反射，其光路(ATR晶体内部分)见图3。
发生全反射现象必须具备下述两个条件： ①介质1的折射率要大于介质2的折射率，即只有光从光密介质进 入光疏介质时才可能产生全反射。图2中B线情形不满足该条件故不能 发生全反射。 ②入射角要大于临界角。
ATRFTIR衰减全反射光谱的原理
conclusions
While using ATR technique ,we only need little or no preparation of samples.
Using ATR to characterize the surface properties is of most interest nowadays. We can also monitor in situ reactions.
ATR-FTIR can mostly speed the analysis of samples.
These spectra exhibit bands corresponding to the cork matrix.
The most intense occurring at 1735 cm-1, due to carbonyl bonds, mainly from suberin, and bands at 1010-1300 cm1,due mainly to carbohydrate and lignin C-O.
tshaemcprlieti,cna1l
is the angle.
1 when exceeding the critical angle, we will get a totally reflection of the IR beam.
2 n1>n2 ,the crystal has a relatively high refractive index.
ATR-FTIR has become a kind of beneficial tool and means for analyzing samples and surface properties.
衰减全反射(ART)
a: liquid detergent, formulation P : b: liquid detergent, formulation I : alcohol diluent + dispersant
Spectroscopic Creativity
应用
油漆鉴定
Variable Angle ATRMax 45ºZnSe crystal
临界角 (II)
临界角：
这里: c = sin-1 (ns/nc) nc = 晶体的折射率 ns = 样品的折射率
Spectroscopic Creativity
入射角
入射角是指红外光进入ATR晶体时的角度。 它必须大于导致红外光在晶体内部反射的临界角 （高折射率的晶体均有较大的临界角）
它影响反射次数和红外光的吸收率 它影响穿透深度
MIRRORS TO DETECTOR
Spectroscopic Creativity
Basic Theory (IV)
ATR
– 实验应考虑的因素
折射率 临界角 入射角 穿透深度 • • • • 反射次数 有效光程 样品表面 晶体材料
• • • •
Spectroscopic Creativity
折射率
折射率光线在真空中的速度与在介质中的速 度之比 。ATR晶体的折射率影响着红外光的入射 角和穿透深度
Spectroscopic Creativity
临界角(I)
临界角是晶体和样品折射率的函数，它决定 了晶体入射角的范围。因为ATR工作时其入射角 一定要大于临界角。
Spectroscopic Creativity
Spectroscopic Creativity
ATRFTIR衰减全反射光谱的原理共23页文档
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
Attenuated Total Reflection Flourier transformed Infrared
Then the mixture is pressed into a tablet which is then used in the analysis.
schematic illustration
➢Traditional IR does not work quite effectively , and for analyzing surface layer structure.
optimal contact.
Equipment to push the
sample onto the crystal
Traditional IR spectroscopy need preparation of the sample.
First a couple of milligram of sample is mixed with about 200 mg of KBr powder.
tshaemcprlieti,cna1l
is the angle.
1 when exceeding the critical angle, we will get a totally reflection of the IR beam.
2 n1>n2 ,the crystal has a relatively high refractive index.
傅里叶红外光谱atr模式
傅里叶红外光谱atr模式傅里叶红外光谱（FTIR）技术是一种广泛应用于化学、药物、材料等领域的光谱学技术。
其中的ATR（全反射法）模式可非常有效的测量固体、半固体和液体样品。
ATR技术利用的是光的全反射现象，在ATR晶体表面形成电磁场，这个电磁场将样品所需的吸收相位通过伏安扫描变化转化为一个光谱。
相比于传统的透射模式，ATR具有样品准备简单、不需要稀释、不易挥发、减小散射和反射的优点。
本文将详细介绍FTIR-ATR模式。
FTIR-ATR分析模式的原理ATR基本原理ATR技术中，样品直接接触ATR晶体表面，利用红外光在ATR晶体表面和样品之间的全反射现象来强制发生光学吸收，测得样品的光谱。
ATR吸收光谱是根据样品与ATR表面之间形成的不均匀电磁场而产生的。
与透射法相比，ATR技术对样品制备没有要求和限制，便于直接观察食品成分和制备的药物等具有广泛应用前景。
FTIR-ATR光谱仪采用ATR样品夹，它是由ATR晶体（如锑化锂、氟化氢、锑化汞、碳化硅等）与样品接触的样品夹。
样品夹是是一个像钳子的小工具，用于夹住待测试的样品。
样品夹在距ATR晶体较远的地方有一个透镜，透过样品夹的透镜以固定角度向ATR晶体发射光。
ATR晶体将光缩减到一个微小的区域，并使其沿大体具有固定角度的表面发射。
样品夹上的样品直接浸入缩小的光束中，光可以穿过固态，液态和气态样品，使ATR技术具有非常广泛的适用性。
FTIR-ATR光谱仪具有分辨率高、稳定性好、检测灵敏度高、检测速度快等优点。
其中分辨率可以达到0.5cm^-1。
FTIR-ATR技术可以非常有效地测量固体、半固体和液体样品。
样品的准备在进行FTIR-ATR分析之前，需要对样品进行准备。
对于液体样品，通常直接吸取一个较小的柿子或移液管的小滴，滴在ATR晶体表面即可，然后将样品夹靠紧管道，压实固定。
对于粉末或固态样品，可采用样品夹夹紧并压缩管道，将样品夹紧在ATR晶体表面上，压实固定。
傅里叶变换衰减全反射红外光谱法 (ATR-FTIR)的原理与应用进展
1 前言
红外光谱是分析化合物结构的重要手段。常规的透射法使用压片或涂膜进行测 量，对某些特殊样品（ 如难溶、难熔、难粉碎等的试样） 的测试存在困难。为克服其不 足，20 世纪 60 年代初出现了衰减 全 反 射 （ Attenuated Total Refraction ，ATR） 红 外 附 件，但由于受当时色散型红外光谱仪性能的限制，ATR 技术的应用研究领 域 比 较 局 限。80 年代初将 ATR 技术开始应用到傅里叶变换红外光谱仪上，产生了傅里叶变换 衰减全反射红外光谱仪（ Attenuated Total internal Reflectance Fourier Transform Infrared spectroscopy，简称 ATR-FTIR） 。ATR 的应用极大地简化了一些特殊样品的测试，使微 区成分的分析变得方便而快捷，检测灵敏度可达 10 － 9 g 数量级，测量显微区直径达数 微米［1，2］。
黄红英，尹齐和
（ 中山大学化学与化学工程学院，广州 510275）
【内容提要】傅里叶变换衰减全反射红外光谱（ ATR-FTIR） 在难以制备的样
品、无损检测及表面信息的获取等方面具有独特的优势。本文对傅里叶变换 衰减全反射红外光谱（ ATR-FTIR） 的基本原理、特点及应用进展进行了较为全 面的综述，对从事此方面相关工作的研究具有一定的参考价值。
图 4 傅里叶变换红外光谱仪的排列和工作示意图
23
中山大学研究生学刊（ 自然科学、医学版）
二○一一年第一期
图 5 傅里叶变换红外光谱仪透射法（ a） 和 ATR 法（ b） 的光路图比较
FTIR 的 ATR 法与透射法相比，其差别主要是载样系统： ATR 法用到衰减全反射附 件，透射法通常采用用的 KBr 压片，它们的光路图比较如图 5 所示。因此只要在在 FTIR 上配置 ATR 附件即可实现 ATR 测试。
衰减全反射ATR
衰减全反射
ATR 材料 ZnSe (硒化锌)
– – – – 光谱范围: 20,000 - 650 cm-1 强酸、强碱腐蚀 络合剂腐蚀 吸附极性和离子类物质
衰减全反射
ATR 材料 AMTIR (硒、硅和砷化玻璃)
衰减全反射 (ATR) 理论和应用
ATR使红外光谱分析多种方法中的一种， 它替代了盐片和液体透射池。可用于液体、 糊状体、粉末和一些固体的分析鉴定。
理论 (I)
ATR是红外光在高折射率棱镜里的行为（当入射 角大于临界角），在这些条件下，光束在棱镜的 表面内侧全部反射，而在棱镜的表面外侧逐渐减 弱
a: 参比 b: :单片油漆, 背面
应用
对-二甲苯 ATRMax 45ºZnSe crystal 最佳入射角选择 64 scans, 4 cm-1 resolution
10 0
a
80
60
40
20
b c d
0 350 0
300 0
250 0
200 0
150 0
100 0
45ºZnSe crystal, 入射角 a: 45ºb: 30ºc: 28ºd: 25º
20
应用
b
对-二甲苯 ATRMax 45ºZnSe crystal 最佳入射角选择 64 scans, 4 cm-1 resolution
15
10
5
c
30 0 0 25 0 0 20 0 0 15 0 0 10 0 0
0 35 0 0
d
45ºZnSe crystal, 入射角 b: 30ºc: 28ºd: 25º 注意在临界角时强度的变化
红外反射光谱的原理和应用
红外反射光谱的原理和应用1. 概述红外反射光谱是一种常用的非破坏性表征材料特性的技术，通过测量材料在红外波段的反射能力，可以获得材料的结构、成分、表面特性等信息。
本文将介绍红外反射光谱的原理以及其在各个领域的应用。
2. 原理红外反射光谱的原理基于材料对红外辐射的吸收和反射。
当红外辐射照射到材料表面时，一部分能量被材料吸收，一部分能量被材料反射。
吸收和反射的能量在不同波数下表现出不同的特征，通过分析这些特征可以了解材料的性质。
3. 红外反射光谱的方法红外反射光谱的方法主要包括FT-IR反射光谱法和ATR（全反射法）。
3.1 FT-IR反射光谱法FT-IR反射光谱法是一种基于菲涅耳反射定律的方法，通过测量被测物料表面的反射光强来获取红外光谱图。
在实验中，通过将样品与金刚石压片接触，利用光学原理和光学组件将反射光转换成可观测的信号，进而进行数据分析。
3.2 ATR反射光谱法ATR反射光谱法是一种全反射原理的方法，通过将样品与一块具有高折射率晶体（例如锗或气体）的特殊棱镜接触，在样品与棱镜的接触界面上产生一定的入射角，并利用全反射现象来测量样品的红外光谱。
4. 红外反射光谱的应用红外反射光谱在各个领域都具有广泛的应用，以下列举了其中的几个应用领域。
4.1 材料科学红外反射光谱可用于分析和鉴定材料的成分、结构和表面状态。
在材料科学领域中，可以通过红外反射光谱来研究材料的晶体结构、氧化还原状态以及表面的化学反应等。
4.2 生物医学红外反射光谱在生物医学领域中被广泛应用于研究生物分子的结构和功能。
通过红外反射光谱技术，可以对生物蛋白质、核酸和药物等进行分析，从而加深对生物体的理解。
4.3 环境监测红外反射光谱可以应用于环境监测领域，通过对大气中气体的红外反射光谱进行分析，可以检测到悬浮颗粒物、有机物、大气污染物等。
4.4 食品安全红外反射光谱可以用于检测食品中的添加剂、污染物和成分分析。
通过对食品样品的红外光谱进行测量和分析，可以实现食品质量和安全性的监测。
衰减全反射傅里叶变换红外光谱
衰减全反射傅里叶变换红外光谱衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）是一种重要的光谱分析技术，它结合了衰减全反射（ATR）和傅里叶变换红外（FTIR）两种技术，为用户提供了一种高灵敏度、高分辨率的红外光谱分析方法。
衰减全反射技术利用光的全反射原理，使得红外光在样品表面发生全反射，形成一种类似于光学“共振”的效果，增强了样品对光的吸收，从而提高了检测的灵敏度。
在衰减全反射技术中，被测样品被放置在一个特殊的棱镜上，当红外光以一定角度入射到棱镜上时，只有符合全反射条件的光才会在样品表面发生反射。
这些反射的光线会进一步进入检测器中，被转换成电信号，最后通过计算机进行数据处理和显示。
傅里叶变换红外光谱技术则是一种将红外光按波长进行分离和分析的技术。
在傅里叶变换红外光谱仪中，红外光首先通过一个干涉仪，被分成不同波长的光线。
这些光线随后被照射到样品上，反射或透射后再次经过干涉仪，被转换成电信号。
通过计算机对电信号进行快速傅里叶变换处理，可以得到样品在各个波长下的光谱信息。
将衰减全反射技术和傅里叶变换红外光谱技术相结合，就形成了衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术。
这种技术利用了衰减全反射的高灵敏度和傅里叶变换的红外光谱高分辨率特点，为用户提供了一种高效、高精度的红外光谱分析方法。
在实际应用中，衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术被广泛应用于各种领域，如化学、生物学、医学、环境科学等。
例如，在化学领域中，它可以用于分析有机化合物和无机化合物的分子结构和化学键；在生物学领域中，它可以用于研究生物大分子的结构和功能；在医学领域中，它可以用于诊断疾病和研究药物作用机制；在环境科学领域中，它可以用于检测空气、水体和土壤中的污染物。
衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术作为一种重要的光谱分析方法，具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性等特点。
随着科学技术的不断发展，衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术必将在更多的领域得到广泛应用。
红外反射光谱原理实验技术及应用
高级物理化学实验讲义实验项目名称：红外反射光谱原理、实验技术及应用编写人：苏文悦编写日期：2011-7-7一、实验目的（宋体四号字）1、了解并掌握FTIR-ATR、FTIR-DRS和FTIR-RAS等红外光谱表面分析技术的原理、实验技术及应用2、比较分析FTIR-ATR、FTIR-DRS和FTIR-RAS等红外光谱技术各自适用的样品、同一样品不同红外光谱的谱带位置及形状。
二、实验原理衰减全反射（ATR）、漫反射（DRS）和反射吸收（RAS）都是傅里叶变换红外反射光谱，是FTIR常用的表面分析技术。
1全反射光谱原理、实验技术及应用全反射：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）媒质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。
很多材料如交联聚合物、纤维、纺织品和涂层等，用一般透射法测量其红外光谱往往很困难，但使用FTIR及ATR技术却可以很方便地测绘其红外光谱。
（1）入射角与临界角在通常情况下，光透射样品时是从光疏介质的空气射向光密介质样品的，当垂直入射（入射角θ为0°）时，则全部透过界面；当θ≠0°时，如果两者的折射率相差不大，则光是以原方向透射的，但如折射率差别较大，则会产生折射现象。
当n2与n1有足够的差值(0.5以上)，且入射光从光密介质(n1)射向光疏介图1 入射角（θ）及折射率（n1,n2）对光在界面上行为的影响θc为临界角，sinθc=n2/n1质(n2)，入射角θ大于一定数值时，光线会产生全反射现象。
这个“一定数值”的角度称为临界角，也即当折射角φ等于90°时的入射角θ称为临界角θc，如图1，其中临界角θc和折射率n1和n2有如下关系： sinθ=n2/n1显然，临界角的数值取决于样品折射率与全反射晶体的折射率之比，对同一种全反射晶体，不同材质的样品会有不同的临界角值，表1所列数值可看出这一关系。
表1在ATR和MIR方法中必须选用远大于临界角的入射角，即sinθ>n2/n1,以确保全反射的产生和所获光谱的质量，本实验运用单次衰减全反射ATR附件，反射晶体是锗，入射角固定为45°，远大于临界角。
最新ATRFTIR衰减全反射光谱的原理汇总
The 2963 cm-1 band is due to CH3 and occurs in silicones exclusively as the only alkane.
Bands 1258, 1079, 1010and 787 cm-1 are specific of silicone. Bands 2963, 2916, and2850 cm-1, which are less specific, corresponding to C-H bonds, had intensities that differed greatly in both types of compounds
ATR is used for surface analysis of solids and liquids.
ATR generally allows qualitative or quantitative analysis of samples with little or no sample preparation which greatly speeds sample analysis.
optimal contact.
Equipment to push the
sample onto the crystal
Traditional IR spectroscopy need preparation of the sample.
First a couple of milligram of sample is mixed with about 200 mg of KBr powder.
The sample is put on top of the blue crystal.
The IR beam picks up a signal as it passes a few micron into the sample and creates an evanescent wave.
表面衰减全反射
表面衰减全反射光谱的测定
学生：郑德
摘要目的：掌握衰减全反射附件的测定方法；了解此附件的工作原理及一般操作使用。
关键词表面衰减全反射光谱
1.实验材料
1.1仪器
付利叶变换红外光谱仪；衰减全反射附件；
1.2试药
丙酮
2.原理
衰减全反射(ATR)附件，其工作原理是将来自红外光源的光聚焦反射到KRS—5(或Ge, ZnSe等)晶体上，再入射到样品的表面，由于样品的折射率小于晶体的折射率，入射角比临界角大，光线完全被反射产生全反射现象。
事实上，光纤并不是在样品表面被直接反射回来，而是入射进入样品一定的深度(一般约为几微米)后再返回表面，所以收集衰减全反射光就可以获得样品的衰减全反射光谱。
3.步骤
3.1把衰减全反射附件装在样品架上，测定本底谱图。
3.2将样品加满衰减全反射附件的样品槽，测定其ATR谱图。
3.3把附件的样品槽清洗干净后，晾干，保存。
4.丙酮的红外归属如下：
振动类型波数/cm-1
碳氢键伸缩振动2978、2937、2664、2444
碳氧双键伸缩振动1708
碳氢面内伸缩振动1466、1408、1394、1311
碳氢键面外弯曲振动969、815、730、631
5讨论
5.1加样时小心，不要在液体中夹带气泡。
5.2清洗样品槽时，注意不要划伤晶体，用浸透溶剂的脱脂棉轻轻擦洗。
5.3丙酮的红外测定不适合运用液体池法，因找不到合适的溶剂且易挥发。
ATR-FTIR光谱法快速测定农药溶液含量
ATR-FTIR光谱法快速测定农药溶液含量索少增;刘翠玲;吴静珠;孙晓荣;董秀丽;吴胜男【摘要】用衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术对26个浓度范围为0.03～6mg/kg的毒死蜱溶液和20个浓度范围为2 ～ 20mg/kg的炔螨特溶液进行定量快速检测.其中,两种农药溶液分别随机抽取5个样本作为预测集.采用差谱、基线校正和矢量归一化对光谱数据进行预处理,分别建立了以峰面积和峰高与浓度的定量分析模型,以峰面积建立定量模型的毒死蜱和炔螨特溶液的相关系数分别为0.995 8和0.989 5,RMSEC分别为0.168 5,0.643 2,RMSEP分别为0.196 5,1.125 6；以峰高建立定量模型的毒死蜱和炔螨特溶液的相关系数分别为0.9975,0.987l,RMSEC分别为0.130 5,0.712 8,RMSEP分别为0.268 6,1.183 l.实验结果表明,衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术可用于农药溶液的快速初步测定.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)003【总页数】4页(P172-175)【关键词】ATR-FHR;农药残留;毒死蜱;炔螨特【作者】索少增;刘翠玲;吴静珠;孙晓荣;董秀丽;吴胜男【作者单位】北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京100048;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048【正文语种】中文【中图分类】S1230 引言由于传统检测方法在农药残留检测中存在样品处理繁琐、耗时长等缺点[1]，光谱检测技术的快速、无损等优点为农药残留检测提供了新的途径[2]。
其中，红外光谱技术几乎可以对所有有机官能团进行定性和定量分析[3]。
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The sample is put on top of the blue crystal.
The IR beam picks up a signal as it passes a few micron into the sample and creates an evanescent wave.
Light path in the ATR setup schematic illustration
Then the mixture is pressed into a tablet which is then used in the analysis.
schematic illustration
Traditional IR does not work quite effectively , and for analyzing surface layer structure.
While the evanescent wave extends only 0.5-5 µm beyond the crystal surface and into the sample.
Therefore it is important to obtain good contact between the crystal and the sample.
Attenuated Total Reflection Flourier transformed Infrared
Spectroscopy
ATR-FTIR
catalogue
Brief introduction of ATR How ATR works applications conclusions
This can be achieved by pressing the sample down on the cryse substance under study is a
liquid, it is simply dropped onto
the crystal, thereby obtaining
Brief introduction of ATR
Attenuated Total Reflectance (ATR) is an IR sampling technique. It measures the changes in an infrared beam with totally internal reflection when it comes into contact with a sample.
tshaemcprlieti,cna1l
is the angle.
1 when exceeding the critical angle, we will get a totally reflection of the IR beam.
2 n1>n2 ,the crystal has a relatively high refractive index.
How ATR Works
With ATR sampling we direct the IR beam into a crystal of relatively higher refractive index at a certain angle.
The IR beam reflects from the internal surface of the crystal and creates an evanescent wave.
ATR is used for surface analysis of solids and liquids.
ATR generally allows qualitative or quantitative analysis of samples with little or no sample preparation which greatly speeds sample analysis.
optimal contact.
Equipment to push the
sample onto the crystal
Traditional IR spectroscopy need preparation of the sample.
First a couple of milligram of sample is mixed with about 200 mg of KBr powder.
ATR-FTIR has become a kind of beneficial tool and means for analyzing samples and surface properties.
ATR-FTIR has been applied to every realm such as spinning and weaving, quality testing , public security and so on.
applications
Characterization of Surface Treatments of Cork Stoppers by FTIR-ATR
J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 4932-4936
The paper proposed an analytical method for identification of the presence of surface treatments in cork stoppers.
It extends beyond the surface of the crystal into the sample held in contact with the crystal.
rwefhraecrteivne2
is the index
refractive index of the of the crystal and θc is