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我們在紅外光譜儀的使用過程中，會(huì)遇到各種各樣的樣品，也會(huì)遇到不同的采樣要求，有的需要在變溫條件下采集數(shù)據(jù)，有的需要在高溫高壓下采集數(shù)據(jù)。不同的要求采用不同的數(shù)據(jù)采集方法。下表列出各種條件下對應(yīng)的采樣附件。歡迎用戶來電或電子郵件咨詢有關(guān)紅外采樣方面的問題，我們會(huì)給予圓滿的答復(fù)。
表一 透射技術(shù)，不同樣品狀態(tài)、不同采樣條件方法選擇和附件選擇
表二 反射技術(shù)，不同樣品狀態(tài)、不同采樣條件方法選擇和附件選擇
詳細(xì)細(xì)節(jié)，請點(diǎn)擊“紅外采樣技術(shù)選擇”。
2. 液體樣品測試
液體樣品是我們紅外測試中最常見的樣品，定性或定量分析樣品中的成分。液體樣品測試方法有：
液體涂膜法，直接將液體樣品涂在鹽片上測試。該方法僅適合于定性分析；也可以將液體樣品涂在其中一片鹽片上，將另一個(gè)鹽片壓上去，測試。該方法適合于易揮發(fā)的液體樣品；
液體池法，將液體樣品用注射器注入液體池測試。該方法適合于定性定量分析；
ATR法，將液體樣品直接滴在ATR晶體表面，用ATR技術(shù)測試。該方法適合于定性、半定量分析。
對于吸收光譜來說，吸光度符合比爾定律：
A=a×b×c
其中：A，樣品的吸光度
a，樣品吸收系數(shù)
b，樣品厚度，即光程，紅外光穿透樣品的長度
c，樣品濃度
比爾定律說明樣品的吸光度與樣品濃度成正比（光程固定、樣品吸收系數(shù)為常數(shù)）。
紅外中透光率和吸光度之間的關(guān)系滿足下列公式：
A=-lg(T)
其中： A，樣品的吸光度
T，透光率（%）
在現(xiàn)代紅外光譜儀上，樣品的透射光譜和吸收光譜室很容易轉(zhuǎn)換的，只需按一下按鈕即可實(shí)現(xiàn)。
液體池光程的測量
液體池光程的選擇一般按照下面的規(guī)則選擇：
樣品濃度>10%， 采用0.05mm（50um）的光程
樣品濃度10%~1%，采用0.1mm（100um）的光程
樣品濃度1%~0.1%，采用0.2mm（200um）的光程
樣品濃度<0.1%， 采用>0.5mm（500um）的光程
3. 液體池光程的測量
液體池的光程可以通過紅外光譜透射譜的衍射圖來計(jì)算液體池的光程，計(jì)算公式如下：
L(mm)=10×N/[2×(W1-W2)]
這里，L，液體池的光程，mm
N，波數(shù)區(qū)間內(nèi)的衍射峰個(gè)數(shù)
W1，波數(shù)的起始值
W2，波數(shù)的終點(diǎn)值
例如下圖中，N=10, W1=3640, W2=1370, 液體池的光程=10×10/[2×(3640-1370)]=0.022mm=22um
液體池的衍射圖
4. 薄膜厚度的測定
在測試中遇到很多需要用紅外光譜測定薄膜厚度（鋁膜、塑料薄膜），那么薄膜的厚度計(jì)算必須加上薄膜的折光率。
L(mm)=10×N/[2×n×(W1-W2)]
這里，L，液體池的光程，mm
N，波數(shù)區(qū)間內(nèi)的衍射峰個(gè)數(shù)
W1，波數(shù)的起始值
W2，波數(shù)的終點(diǎn)值
n，薄膜的折光率
空氣的絕對折光指數(shù)為1.00029，因此我們在計(jì)算液體池光程時(shí)沒有將空氣折光率考慮進(jìn)去。但鋁膜、塑料薄膜，他們的折光指數(shù)不是1，我們必須考慮。
聚丙烯的紅外譜圖（透射圖）
5. ATR技術(shù)
ATR(衰減全反射技術(shù))是紅外光譜發(fā)展較快的一個(gè)技術(shù)，也是目前最廣泛采樣技術(shù)，可以進(jìn)行定性或定量測試，而基本不用樣品制備，這樣可以大大加快測試速度、提高測試效率，從多次反射ATR到單次反射的ATR、從常溫測試到變溫測試（最高溫度可達(dá)300℃）、從常壓技術(shù)到高壓超臨界技術(shù)。
透射光譜與ATR的區(qū)別在于：透射光譜中光束是穿透整個(gè)樣品，樣品厚度大的話紅外光有可能不能穿透樣品，
因此對于透射譜來說，樣品必須稀釋在紅外透明的鹽中，即固體樣品必須先進(jìn)行壓片，而且光束的有效光程是由樣品的厚度以及光束的方向決定的。而ATR測試很簡單，只需將樣品放在ATR晶體上，加壓便能獲得完美的譜圖。
我們以單次反射的ATR來說明ATR是如何工作的：當(dāng)紅外光束進(jìn)入折光指數(shù)較高的晶體中紅外光束從晶體表面反射回來，但同時(shí)在樣品中有一個(gè)衰減波區(qū)域，這部分紅外光束有部分被樣品吸收而反射出來到達(dá)檢測器獲得樣品紅外光譜的信息。
ATR譜圖的影響因素：
1. ATR晶體和樣品的折光指數(shù)；
2. 紅外光的入射角；
3. 紅外光進(jìn)入樣品的深度；
4. 紅外光的波長；
5. 反射次數(shù)；
6. 樣品與晶體接觸的程度。
紅外光侵入樣品的深度與樣品的折射率n2、晶體的折射率n1、入射角θ、以及紅外波長λ 有關(guān)，見下面的公式：
有關(guān)ATR的理論知識(shí)，可以參閱：ATR是如何工作的？
另外樣品與晶體的接觸是至關(guān)重要的，它直接影響ATR譜圖的質(zhì)量；對于液體樣品來說，樣品與晶體的接觸沒有任何問題，但是對于固體樣品來說，固體樣品與晶體接觸的緊密程度越高，信號(hào)就越強(qiáng)。這樣ATR可以做透射譜根本無法做的樣品，下圖是黑色電纜的ATR譜圖：
壓力對測試的重復(fù)性的影響如下：
壓力對測試靈敏度的影響如下：
ATR附件有很多，比較著名的是Specac的Golden Gate ATR，目前沒有比Golden Gate性能更好的ATR問世。Specac的ATR附件有：
世界上著名的ATR，采用金剛石晶體，ZnSe或KRS-5晶體作為透光鏡的ATR附件，適合于除了氣體以外的所有樣品，包括：顆粒樣品、粉末樣品、液體、腐蝕性液體。
工作臺(tái)面較大，操作也非常方便。
高溫ATR，將復(fù)雜的變溫實(shí)驗(yàn)變得異常簡單，既不需要對樣品壓片，也不需要專門的變溫池。高溫ATR的最高溫度可達(dá)300℃，具有升溫速率快、溫度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
適合于：聚合物的變溫實(shí)驗(yàn)或其他材料的變溫實(shí)驗(yàn)；
低溫ATR是高溫ATR的補(bǔ)充，溫度范圍可以從液氮溫度（-190℃）~80℃，具有降溫速度快、連續(xù)升溫、溫度控制準(zhǔn)確。ATR晶體在低溫下可以自動(dòng)準(zhǔn)直，溫度下降后不需專門準(zhǔn)直。
這是一款研究超臨界流體的理想ATR附件，集高溫高壓于一身，該附件的最高溫度可達(dá)300℃、最高壓力可達(dá)5000psi(340大氣壓)，是超臨界流體理想的在線研究工具。也可以研究在超臨界流體中聚合物的變化。
高溫高壓ATR反應(yīng)池，還帶有攪拌裝置，這是一款領(lǐng)先的在線監(jiān)測反應(yīng)池。該附件的最高溫度可達(dá)200℃，最高壓力可達(dá)3000psi(200大氣壓)。反應(yīng)池的體積也不小，達(dá)到28ml，還可以配置流動(dòng)模式。
Silver Gate ATR是一款通用型ATR附件，該ATR采用Ge或ZnSe作為晶體，可以快速分析固體、液體、糊狀物質(zhì)，不需樣品處理。具有如下特點(diǎn)：
1. 光通量高，高達(dá)55%；
2. 從Golden Gate轉(zhuǎn)移過來的橋式樣品壓制系統(tǒng)可以快速分析樣品、數(shù)據(jù)重復(fù)性好；
3. 平板晶體用于分析固體和粉末樣品，槽式晶體用于分析液體或糊狀物質(zhì)。
6. 晶體材料的選擇
晶體的選擇，要考慮以下因素：
第一要素：波段范圍；
第二要素：樣品對窗片的腐蝕性；
第三要素：透光率。在前面兩個(gè)要素的基礎(chǔ)上，透光率越高越好。
7. 偏振片（極化器）
偏振光有多種方法獲得，消光率（消光系數(shù)）取決于偏振方法和波長。目前偏振片的方法包括：光顯影技術(shù)、全息攝影技術(shù)、刻劃光柵、自支撐的金屬絲格柵、雙折射方法、二向色玻璃、電介質(zhì)涂層以及布魯斯特角板。
偏振片對于分析取向樣品或薄膜是一個(gè)很有效的工具。光具有波粒二像性，對于普通的光，沿著Z軸的光傳播的光被認(rèn)為是X軸和Y軸的矢量和，X軸和Y軸的幅度大小是一樣的。而偏振光，也是X軸和Y軸的矢量和，但是X軸和Y軸的幅度值不一樣；例如Y軸組分接近于0，認(rèn)為是完全變成X軸的偏振光。偏振片就是這樣一種設(shè)備，將非偏振光變成兩組互相垂直的光，其中一個(gè)偏振組分的光透射，而另一個(gè)偏振組分的光被反射、被限制或者被吸收。偏振片的最重要特征是透光率、極化率以及耐久性。透光率和極化率可以用K1和K2兩個(gè)參數(shù)來描述。
K1=與格柵方向垂直的入射光的透射率；
K2=與格柵方向平行的入射光的透射率。
對于一個(gè)理想的偏振片（極化器）來說，K1=1，K2=0。
偏振率（極化率）=（K1-K2）/（K1+K2）；
消光系數(shù)=K1/2K2。
Specac制造的偏振部件是使用了上述方法中的一部分，偏振片的波段范圍從真空紫外至遠(yuǎn)紅外。
理論上，當(dāng)格柵間隔（d）/波長（λ）<<1時(shí)所有的格柵偏振片都是有效的偏振片；但是實(shí)際上當(dāng)d/λ<0.5時(shí)測試值和理論值即比較接近。偏振效率也依賴于金屬的電導(dǎo)率、電導(dǎo)率越高，偏振效率也越高。
Specac的偏振片（極化器）有如下特點(diǎn)：
消光系數(shù)高；
可以提供成像的偏振片；
全系偏振片的格柵數(shù)達(dá)到4000線/mm。
SPECAC中紅外、近紅外、遠(yuǎn)紅外偏振片波段范圍、透光率
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