وسایل نمونه گذاری در اسپکتروفتومتر زیرقرمز یا FTIR

وسایل نمونه گذاری در اسپکتروفتومتر زیرقرمز یا FTIR

چون از دستگاه طیف ­سنج زیرقرمز یا طیف سنج زیرقرمز با تبدیل فوریه (FTIR) برای تجزیه نمونه­ های جامد، مایع و گاز استفاده می ­شود، باید برای انتقال هر یک از آن­ها روش مناسبی وجود داشته باشد. موضوع مشترکی که در همه روش­های مورد تجزیه با طیف ­سنج IR باید در نظر داشت، شفاف بودن نمونه نسبت به نور IR است، یعنی ظرفی که نمونه در آن قرار داده شده و موادی که آنالیت با آن مخلوط شده است، تابش زیرقرمز را جذب نمی­ کند. تعدادی از ترکیبات یونی مانند NaCl و KCl این ویژگی را دارند و لذا رایج ­ترین مواد برای جنس سلول ­ها در این طیف­ سنج  زیرقرمز (FTIR) هستند. با توجه به دامنه طول موج مورد استفاده در طیف­ سنج های زیرقرمز، از مواد دیگری نیز به عنوان سلول استفاده می ­شود.

 

جنس برخی از سلول ­ها و محدوده کاربرد آن ­ها در زیرقرمز (IR)

جنس سلول محدوده عدد موج، ۱-cm توضیحات
AgCl ۴۲۵ – ۲۵۰۰۰ مفید برای محلول­های آبی
۲CaF ۱۱۰۰ – ۶۷۰۰ مفید برای محلول­های آبی
NaCl ۶۰۰ – ۴۰۰۰ رطوبت ­گیر، ماده معمول در ساخت پنجره
KBr ۴۰۰ – ۴۰۰۰ رطوبت­ گیر، ماده معمول در ساخت پنجره
CsI ۲۰۰ – ۱۰۰۰۰ مفید در زیر قرمز دور، اندکی محلول در آب
پلی­ اتیلن ۳۳ – ۶۰۰ مفید در زیر قرمز دور

 

نمونه گذاری مواد جامد

به طور کلی برای نمونه­ گذاری مواد جامد و رسم طیف زیرقرمز آن ­ها چهار روش به شرح زیر وجود دارد.

(۱) محلول کردن: در این روش نمونه جامد در حلال مناسبی حل می­ شود. سپس حلال خالص در سلول مایع مرجع و محلول نمونه در سلول نمونه ریخته شده و طیف زیرقرمز آن رسم می ­شود. این روش برای همه نمونه­ های جامد قابل استفاده نیست، زیرا تعداد حلال ­های مناسب برای این عمل محدود است و یک حلال مناسب برای همه محدوده طیف زیرقرمز وجود ندارد.

(۲) تشکیل فیلم نازک: اگر نمونه جامد بی ­شکل باشد، مقداری از آن در یک حلال با نقطه جوش کم حل شده و سپس مقداری از محلول روی قرص­های NaCl یا KBr ریخته می ­شود. سپس تبخیر حلال باعث تشکیل لایه نازکی از ماده بر روی قرص می ­شود. مواد پلیمری را می ­توان با قرار دادن مقدار کمی از نمونه در بین دو سطح شیشه ­ای یا فلزی صیقلی و گرم کردن ملایم آن­ ها به شکل فیلم نازک تبدیل کرد. سپس این فیلم نازک از بین سطوح جدا شده و طیف آن رسم می‌ شود.

(۳) روش مُل: در این روش پودر کاملاً ریز شدۀ نمونه با یک روغن معدنی (به نام نوجل) مخلوط و یکنواخت می ­شود. سپس مقدار کمی از این خمیر شفاف در بین دو پنجره NaCl یا KBr قرار داده شده و طیف نمونه رسم می ­شود. اگرچه نوجل در تمام ناحیه زیرقرمز شفاف است، ولی به دلیل داشتن جذب­ هایی در اعداد موج ۲۸۱۵، ۱۴۶۲، ۱۳۶۷ و ۱-cm719 معایبی نیز دارد.

(۴) روش تهیه قرص فشرده: در این روش مقدار بسیار کمی از نمونه کاملاً پودر شده با مقدار حدود ۱۰۰ برابر از KBr بسیار خالص در یک هاون عقیق پودر و یکنواخت می­ شود. سپس مقداری از آن در بین دو قطعه فلزی صیقلی که اجزایی از یک قالب مخصوص هستند، ریخته شده و تحت فشار زیاد‌ (حداقل psi25) به شکل قرص نازکی تبدیل می ­شود. این روش نسبت به روش استفاده از نوجل مزایایی دارد که عبارتند از: (الف) قرص ­های KBr را می ‌توان برای مدت زیادی نگه ­داری کرد. (ب) غلظت آنالیت را می ­توان در اندازه مشخصی در قرص تنظیم و لذا از این روش در تجزیه کمی استفاده کرد. (ج) قدرت تفکیک پیک­ ها در قرص KBr نسبت به روش نوجل خیلی بهتر است. برای انجام مطالعات در فرکانس ­های کم می ­توان از هالیدهای قلیایی دیگر مانند CsI و CsBr استفاده کرد.

روش طیف­ گیری انعکاسی: طیف­ های زیرقرمز را می­توان توسط انعکاس تابش از سطح نمونه به ­دست آورد. برای این منظور وسایل تجارتی انعکاس کل تضعیف شده (ATR: Attenuated Total Reflectance) ساخته شده است که به منظور به­ دست آوردن طیف زیرقرمز پارچه­ ها، چسب­ ها، مواد اسفنجی، پلاستیک­ ها و مواد صنعتی دیگر، که آنالیز آن ­ها با روش­ های معمول مشکل است، به ­کار می ­روند.

در این روش نمونه را روی ماده ­ای با ضریب شکست بزرگ که تابش زیرقرمز را از خود عبور می ­دهد قرار می ­دهند. برای این منظور اغلب از بلورهای تالیم برمید یا تالیم یدید استفاده می­ شود. تابش زیرقرمز با یک زاویه معین (۳۰، ۴۰ یا ۶۰ درجه) وارد بلور می­شود، به گونه ­ای که تابش دچار انعکاس­های داخلی چندگانه شود. هرکدام از انعکاس ­ها با نمونه برخورد کرده و به اندازه چند میکرومتر به داخل آن نفوذ می ­کند و در نتیجه، مقداری جذب اتفاق می ­افتد. ماده­ مورد آزمایش باید تماس بسیار نزدیکی با سطح بلور منعکس کننده داشته باشد. پس از این انعکاس­ های داخلی و جذب ­های متوالی و مکرر، تابش حاصل از ماده مورد آزمایش به طرف آشکارساز هدایت می ­شود.

طرحی از یک سلول انعکاس کلی تضعیف­شده (ATR)

 

نمونه­ گذاری مایعات در FTIR

برای آنالیت ­های غیرفرار که در دمای محیط تبخیر نمی ­شوند، مقدار بسیار کمی از آن بدون هیچ ‌گونه آماده ‌سازی روی یک قرص شفاف NaCl یا KBr قرار داده شده و قرص دیگری از همین ترکیبات روی آن قرار داده می ­شود، به ­طوری که لایه نازکی از مایع با ضخامت ۰۱/۰ الی ۰۵/۰ میلی­متر در بین آن­ ها تشکیل شود. سپس این مجموعه در وسیله نگه­ دارنده مناسب قرار داده شده و طیف آن رسم می ­شود. چنین سلولی به نام سلول مایعی باز معروف است.

برای آنالیت ­های فرار، از سلول مایعی مسدود استفاده می ­شود. در این روش نمونه با یک سرنگ شیشه ‌ای مخصوص در بین دو پنجره  NaCl یا KBr  تزریق می ­شود. این روش علاوه بر تجزیه کیفی برای تجزیه کمّی نیز قابل استفاده است.

 

نمونه­ گذاری گازها در طیف سنج زیرقرمز (FTIR)

آنالیت­ های گازی در سلولی به طول حدود ۱۰ سانتی­متر قرار داده شده و در مسیر تابش زیرقرمز قرار داده می ­شوند. دریچه­ های ورود و خروج تابش در این سلول­ ها از NaCl یا KBr ساخته شده است. چون مسیر عبور تابش در دستگاه  زیرقرمز کوتاه بوده و مولکول­ های گاز نیز تراکم کمی دارند، به منظور طولانی کردن مسیر عبور تابش از درون نمونه، آینه ­های زیادی در درون سلول وجود دارد. لذا تابش پس از انعکاس­ های متعدد و طی مسیر طولانی به تعداد زیادی از مولکول­ های آنالیت برخورد کرده و در نتیجه علامت تجزیه­ای مناسبی ایجاد می ­شود.

پرس هیدرولیک دستی و قالب­های لازم برای آماده­ سازی نمونه­ های جامد برای بررسی با طیف­ سنج زیرقرمز، FTIR

دو نوع سلول نمونه­ گذاری باز و بسته همراه با دریچه ­های بلوری برومید پتاسیم برای طیف ­گیری مایعات با طیف­ سنج زیرقرمز، FTIR

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.